如何量化光伏电站的质量？

索比光伏网讯:光伏电站的质量如何进行量化？在近期举办的“第三届光伏电站质量高峰论坛”上国家发展和改革委员会能源研究所研究员王斯成以能效比（PR）、度电成本（LCOE）和内部收益率（IRR）等之间的关系进行了阐述。光伏电站的质量好坏是有评价指标的，而且可以量化光伏电站的质量和效益水平。当然评价指标不是一个单一的指标，是一个综合的指标体系。

当前国内外光伏系统的评价指标

1、国际通用的PR（能量效率），实际的发电量PRD除以理论发电量PT，光伏电站的能量效率就代表了电站的质量，当然PR高不代表经济性好!什么是光伏电站质量？质量是寿命期内的高可靠度、寿命期内的高效率，质量的好坏是PR（能量效率）来代表的。

2、年等效利用小时数，光伏电站在同一地区每千瓦发电量，是一个国际上通用非常重要的指标，代表光伏电站的资源利用率，同样一个地区，同样装机量情况下资源利用率不同，代表方案设计的优劣(容配比，太阳跟踪器等)，但不能反映电站质量。

3、GCR（土地利用率）：光伏组件总面积/电站占地总面积。国内常用每kW占地，是一个辅助性的指标。

4、Availability设备正常运行率：正常运行时间(发电量)/总运行时间 (总发电量)，适用于逆变器和太阳跟踪器，不适合于光伏阵列。逆变器和跟踪系统正常运行，是一个非常重要的设备指标。设备正常运行率源自于从风力发电，设备正常运行率能够有效排查设备制造商的问题。

5、经济性的指标（LOCE和IRR），是光伏电站最终追求的目标，电站配置再高、技术应用再先进、发表量再多，但是电站成本很高，度电成本并不具有优势，光伏电站系统的经济性就会变的很差。

能量效率是跟资源条件差异没有关系的，在西藏光照资源好，光伏电站发电量自然就多，而在北京的光伏电站发电量少，是北京的光照资源的原因。发电量的多少和能量效率没有直接的关系，能量效率有效排除了资源的差异，在北京光伏电站的能量效率达到80%，虽然发电量少，照样比西藏70%的能量效率的光伏电站质量好。

能量效率PR是难以计算精确的，因为PR值的获取需要三个量，一是装机功率；二是电网的发电量，而且精确度非常高；三是方阵面的辐射量，光伏电站一年的测试精度、维护程度等的影响,辐射量数据往往难以获取准确，所以能量效率指标虽然是国际通用指标，也最能够代表光伏电站的质量，实际效果并不理想，而且户用系统、分布式光伏很多没有气象站，这种情况下很难量化光伏电站的质量。光伏电站质量的量化能到什么程度呢？量化到你的整个效率链，一共14个，总体PR值是用所有的效率相乘得到的，因此不但可以定性的整个系统的质量，而且可以分段来说明哪一个段的存在问题，都可以定量化出来。

影响整体PR值得14项影响因素和判定指标

光伏组件光谱失配损失的量化

光谱适配损失，非晶硅(a-Si) 和碲化镉(CdTe)组件对于光谱分布很敏感，需要进行光谱修正，对于晶体硅(C-Si)和铜铟镓硒(CIGS)组件不需要，光谱偏离的误差很小。

光伏组件反射损失的量化

1、阳光入射角在50度以内时反射损失很小，50度以上时 随着入射角增大，反射损失增 大; 2、角度因子(纵轴)代表了入射光的比例(阳光入射率) ，越高越好; 3、ar代表了减反射这条蓝线，和光伏组件的减反射功能好坏有关，即便入射角达到70%，最好的透过率100%，最差的透过率80%，这也是一个非常重要的指标，来定量化组件的反射损失，

IEA给出的对于PR效率链损失的估计预测：遮挡损失：7.4%;积尘：1.9%;反射：2.4%;光谱：0.9%;辐射量：1.5%;温度：4.6%;失配：0.7%;DC线损：0.7%;逆变器：3.8%;AC线损：0.4%.

光伏系统能效比(PR)的分级

能效比PR代表了光伏系统的质量好坏:是否具备长期运行的可靠性;是否具有光伏系统各个环节长期运行的高效率;排除了当地资源差异的影响;下表判定指标基于晶硅组件，温升损失8.4%(NOCT电池结温45度左右)。

最优秀的系统或者集中逆变器一定要大于80%才能算优秀，如果小于75%一定是出了大的问题。

采用系统“功率比”来代替PR(能效比)

并网点某一时刻，只要光强大于一定值，测量并网点或者逆变器的逆变单元功率，同时测量你的光照面的辐射程度，测出来后把并网点的功率进行温度和光强修正，修正到你的STC条件，实际并网的功率除以你的初装功率，就是功率转换率，可以代替PR值，因为PR值跟时间轴相关，功率转换率是某一个点，包括了效益链上所有的因素在里面，很多因素是不跟时间相关的，如逆变器效率、直流线损、屋子遮挡等。

测试条件:在没有限功率运行，朝向一致，光强≥700W/m2。

1)在交流并网点或逆变器输出测试光伏电站输出功率 - Pmeas (kW);

2)同时测试当时的辐照度Gmeas和光伏电池温度TC;

3)将实测交流功率修正到STC条件，得到修正功率:Pcorr-STC

Responsivity(功率转换率)=Pcorr-STC/Prat-STC(Prat-STC是光伏组件额定功率之和)

Pcorr-STC=Pmeas/((Gmeas/GTRC)[1+δ(TC-TTRC)]) IEC61724-4

4)准确统计组件额定功率之和(电站的或逆变单元的)-Prat-STC(kW);

5)电站(逆变单元)的功率比: Pcorr-STC/Prat-STC(应当不低于85%)

功率比的特点:

1)可以准确测试，避免了辐射量测试不准的问题;

2)适用于不同朝向和不同运行方式的系统，只要被测单元内的光伏方阵具有相同朝向或相同运行方式即可;

3)功率比中包括了:光伏组件功率衰降，积尘损失，光谱损失，反射损失，失配损失，交直流线损，逆变器效率，变压器效率，即时的故障损失。不包括:温升损失，逆变器死区损失，早晚遮挡，弃光，停机等与时间相关的损失；

4)适用于所有光伏电站的质量对比，也包括不同气候区光伏电站的质量比较；

5)可以分解到9个效率项进行测试，找出原因。

因为功率比是进行了温度修正，所以没有温度损失，因此功率比的指标要相对较高。现场就能知道你的系统质量到底怎么样，包括户用系统。如果低于82%，系统一定存在问题。对于任何系统，如果没有PR值、没有准确的辐射量的数据，就可以用功率比，利用修正过的光照剂现场5分钟就知道结果，对于问题分析可以通过测9个效率项找出问题。

电站测试项目和判定指标

上述都是电器质量，另外安全性测试、电网接入的测试等也非常重要，整个加起来，需要测量23个测试项（如下图），才能够定量化整个电站的质量水平。

​1、IR：只分析，不判定；

2、积尘：依据电站设定值；

3、温升：只测试，不判定；

4、组件衰减：国能综新能（2015）51号文；

5、EL：只分析，不判定；

6、故障分析，统计比例；

7、2段失配损失不大于3.0%；

8、直流线损：建筑光伏技术规范（JGJ203-2010）2%，Sandia光伏设计手册3%；组件间线损可忽略。

9、遮挡损失：依据GB/T50797-2012；

10、交流线损：依照直流线损；

11、逆变器中国效率：国能综新能（2015）51号文；

12、绝缘电阻：IEC62446-1（2016）；

13、接地电阻依据GB/T32512-2016；接地连续性：依据IEC61730-2（2004）；

14、电能质量（可选）：GB/T29319-2012；

光伏电站验收不仅仅测试电气效率链，还要有缺陷测试（IR，EL，二极管抽测），安全性测试（接地电阻、连续性、孤岛、电气间隙等），电网接入特性（电能质量、高低电压穿越、有功/无功等）。

度电成本LCOE和财务内部收益率IRR

LCOE是寿命期成本/寿命期发电量 (元/kWh)，它跟IRR是有差别的，对于具体的项目来说，一定是用IRR，因为IRR包括了电价因素、利息、贷款、贷款比例和整个项目的投资回收收益率，而LCOELCOE是国际上通用的用于横向比较的成本指标(不是电价)，不具备这样的功能，LCOE是互相比较的，早期提出用于不同的发电比较，水力发电、火力发电、光伏发电等，是最客观的经济性的比较，对于光伏发电实际上是一个简化的公式，光伏发电没有燃料成本，全寿命期的发电量除以整个全寿命期的成本加全投资，不包含上网电价、补贴、贷款利息、税收、收益等因素，就是你的全投资除以你的寿命期的发电量。当电站经过一年后做验收，就需要做这个比较，系统的PR值、首年发电量、占地面积、土地租金、运行维护成本、初始投资。

以大同为例，初投资比较高，能量比较低，首年组件衰降率比较高，推算整个20年发电量，电价高于投资低的电站，如果加上跟踪系统，虽然初投资增加了约16.5%，但是发电量增加了20%，最终的度电成本降低，所以不能只看PR值，如拉萨，虽然投资、运行维护一样，但是发电量高，成本就会降到3毛。另外，不能只看发电量，拉萨的固定式发电量最高，大同的跟踪式发电量同样非常高，但是大同的跟踪式的成本增加了15%，度电成本超过了4毛，所以度电成本跟收益、投入也有关系。因此评价一个光伏电站，不但要评价它的质量、安全性、并网特性，还要考虑LCOE度电成本，这样才能客观的评价，光伏电站最终的追求目标是LCOE度电成本低，所以PR值高并不能代表度电成本低，PR值一样的电站，度电成本可能完全不一样。因此光是PR值是不够的，光是资源利用率也是不够的，一定要考虑度电成本。

对于光伏系统验收和性能评估的个人观点

1、对于监控系统完备的大型光伏电站，建议采用“PR”值来定量评估系统的质量，并认真完成14个效率测试项；

2、对于没有辐射量数据的分布式建筑光伏，如户用系统，可以用“功率比”代替PR ：修正AC功率与光伏组件额定总功率对比得到“功率比”。最大优点是避免了辐射量测试不准的问题。也必须对各环节的效率和损失进行测试（9个效率测试项）；

3、同一资源区，用“等效利用小时数-Yield”（ kWh/kW ）评判项目的优劣（并网点的发电量/并网点的交流额定功率）。简单易行；

4、用“正常运行率-Availability”来评判太阳跟踪器和逆变器的可靠性；

5、GCR（土地利用率）或者kW占地：只能作为辅助判定参数；

6、对于光伏电站经济性的评估和对比，应采用“LCOE”，比较不同电站的度电成本 。 要求提供 ：1）运行期发电量；2）项目全投资额；3）第一年的运行维护费用。

文章作者：王斯成