【聚焦】光伏发电系统有功功率特性分析

陈院长以江苏无锡雅迪26kW并网光伏系统为例，通过将光伏发电系统发电特性与多方面因素相分析。

一、天气情况与发电特性分析

图1晴天时光伏发电系统有功功率随时间的变化

图2阴天时光伏发电系统有功功率随时间的变化

图1、2是典型的晴天和阴天时光伏发电系统有功功率随时间的变化曲线，可以看阳光辐照度对光伏发电系统实际有功功率的影响是非常明显的，阳光辐照度也是影响实际有功功率最主要的因素。在阴雨天时,有时变化速率可超过10%额定功率/秒。而由于太阳辐照度受实际环境的影响具有一定的随机性，因此每日的实际有功功率也具有一定随机性，这对发电量预测造成了难度。

二、太阳辐照度与发电特性分析

图3光伏系统的有功功率与太阳辐照度的关系

从图中可以看的出,光伏系统的有功功率和太阳辐照度具有很好的一致性，即光伏系统输出电能的主要影响因素是太阳辐照度。太阳辐照度的最大值出现在12:40，数值为936 w / m2，此时逆变器有功功率为20.11kW，接近但不是最大有功功率。电站最大有功功率出现在12:09，数值为20.61kW，太阳辐照度为886 w / m2。

三、温度与发电特性分析

图4组件温度变化图

图4是一组pV组件测试数据能对温度与组件发电效率的影响更直观的显示出来，在正午12点附近，图中光伏组件的温度达到60摄氏度左右，光伏组件的有功功率大约仅有85%左右。组件的电压随温度的升高而下降较为明显,故光伏系统的最大有功功率并不一定出现在太阳辐照度最大时。因此在组件安装设计时必要的空间让组件下层空气流动进行降温是非常有必要的。

除了光伏组件，当温度升高时，逆变器等电气设备的转化效率也会随温度的升高而降低。

温度造成的折减，可以根据光伏组件的温度系数和当地的气温进行估算。

四、逆变器与发电特性分析

图5逆变器效率(晴天)

图6逆变器效率(阴天)

图7逆变器的效率与光伏系统有功功率的关系

逆变器是光伏发电系统关键设备之一,逆变器的性能直接影响光伏系统输出电能的大小和质量。图5是晴天时一天中逆变器效率的变化趋势,从图中可以看的出,在逆变器启动阶段,可以直接达到90%以上,并在整天维持较高的效率，在上午4时左右,逆变器即可进入正常工作状态,逆变效率保持相对的稳定值。在下午19时左右，随着阳光辐照度的下降，逆变器在低于启动临界值是停止工作，整天的运行平稳而高效。

在阴天时的起始阶段,逆变器功率仍可直接达到90%,逆变效率总体趋势和晴天时类似,也有相对稳定的效率区间,但逆变效率的要较晴天偏低，且整体波动幅度偏大(见图6)。在下午17时左右,逆变器效率急剧下降,，在较短时间内发生了短暂调变随后停止工作。

图7显示出某一晴天时逆变器的效率与光伏系统有功功率的关系。数据显示在上午7点35左右,逆变器已达到最高效率98.2%,而光伏系统的有功功率在下午12:30才达到峰值。在光伏系统的有功功率小于600 w时，逆变器的效率随有功功率上升较快,当光伏系统的有功功率达到600 w左右时,逆变器的效率已超过92%。当光伏系统的有功功率在600w ~ 8 kW时,逆变器效率增加不明显。当光伏系统的有功功率超过8kW时,光伏系统有功功率的增加,效率基本无变化。

从我们的电站数据中，可以看出晴天光照条件良好的情况要比阴天时发电功率高得多，不同温度对发电功率也有一定的影响。

来源：亚坦能源