TÜV南德细说光伏组件发电量预估

业主投资建设光伏电站，首先考虑的是收益，这时需要计算组件的LCOE，即度电成本，也可以理解为单位发电量成本。其中影响LCOE的最重要的因素是光伏组件的年发电量。因此，在选择组件建设电站时，首先需要评估出组件的发电能力。通常，在两个阶段会涉及到年发电量的评估：一个是在电站建设前的可研阶段，一个是电站交付或交易环节。
　　光伏组件
　　年发电量=系统额定输出功率×年平均等效日照小时数×365×系统效率
　　从该计算公式，该发电量的评估方法比较粗略，我们很容易发现该计算模型的不足之处。该模型的前提是组件的功率输出和光强，温度关系完全线性，并且光谱一直都是AM1.5光谱。而实际情况是这些条件是一直在变化的，光伏组件并不是一直工作在STC（1000W.m-2, 25oC，AM1.5光谱）条件，除了功率和温度可以说对线性组件是线性关系外，另外两个前提都是不成立的。另外，系统效率中的各种损失比例通常采用的是经验值，所以上述模型计算出来的年发电量和实际输出会有所出入。
　　电站交付和交易环节
　　在这个环节，业主或买家通常会委托第三方来做尽职调查，其中就包含年发电量评估。通过比较模拟理论值与实际测量发电量值之间的差异，可以反应电站的真实运营情况和薄弱环节。第三方在做评估时，通常会用到一些专业的发电量模拟仿真软件，例如PVSyst。
　　利用PVSyst进行发电量评估时主要需要以下参数
　　气象数据
　　发电量计算首先需要选择一年的气象数据。PVSyst自带部分地区历史年的气象数据，也可以从其他网站进行购买，特别是近年的数据都需要额外购买。另外，还可以通过电站现场安装气象监控设备自行采集，设备的精度和监控规范要满足IEC 61724和IEC 61853-4的要求。
　　PAN File
　　组件发电量主要和入射光强和组件温度有关，因此需要知道组件不同辐照度，温度和不同入射角度下性能的表现，描述组件这种性能的数据包，即PAN File，可以按照IEC 61853-1,-2进行测试获得。其中不同入射角效应（IAM或者AOI）是用来修正组件在不同入射角时的实际入射光强，IEC 61853-3介绍了如何进行不同倾角度的光强修正。
　　光谱修正
　　发电量计算是基于组件在STC条件时的功率，而实际户外条件，光谱是受空气质量影响的，因此需要对实际入射光强进行光谱修正。IEC 61853-2介绍了如何测量组件的光谱响应数据。IEC 61853-3介绍了如何利用光谱响应数据进行光强修正。目前PVSyst该项是可选项，并且只有几个默认模型可选择。
　　Uc, Uv，即组件的热性能损失影响参数
　　组件的户外工作条件是一直变化的，因此组件的实际工作温度也一直在变化。但是通过Uc，Uv，只要知道了当时的光强和风速，就可以计算出组件的实时工作温度。Uc和光照相关，Uv和风速相关.该因子可以按照IEC 61853-2的NMOT测试方法获得，这也是组件测量NMOT的意思所在。IEC 61853-3也给出了工作温度的计算方法。不同的组件，不同的Uc, Uv, 目前利用PVSyst评估通常是采用默认值。
　　组件衰减
　　包括首年衰减和之后的每年衰减，当一个电站已经运营有一段时间后进行交易时，这时为了评估准确，需要重新抽样测量组件当前已经发生的衰减。
　　各种损失参数
　　例如灰尘遮挡，线阻损耗等
　　故障分析，不可利用率
　　通过上面的比较分析，我们可以发现，发电量的影响因素是非常多的。只有充分考虑各个因素的影响，才能提高发电量分析的准确性。另外，除了PVSyst这样的专业软件可以用来做发电量计算外，已经有相应的国际标准IEC61853系列发布，指导行业对发电量进行更专业细致的分析，T?V南德可以在这方面给客户提供协助和支持，下面是IEC 61853标准里的发电量计算流程图1。

　　图1. IEC 61853发电量计算流程
　　TV南德每年都会给客户提供大量的尽职调查，其中发电量模拟分析是客户的必选项。但是我们发现，还是有很多光伏组件并没有PAN File或者上文提到的那些技术参数，组件制造商只能提供一些基本参数，或者数据直接来源于产品的规格书，这让分析结果变得不是那么可靠。而对那些开拓美国市场的组件制造商来说，提供专业的PAN File用来做发电量分析早已经是行业共知。
　　生成PAN File需要提供哪些参数？请参见下表1
　　在PVSyst数据库里注册PAN File时，PVSyst会提供一个申请表格让申请方填写，下表中对填写内容进行了罗列，这些内容会大部分体现在”Definition of a PV Module”界面中。用户也可以选择不在数据库中列名。同时，下表中也列举了根据IEC 61853进行更精确的发电量计算时需要的额外参数。

　　表1.PVSyst中PAN File所需参数 Vs IEC 61853发电量分析所需参数
　　上表中红色字体标注的参数都是需要通过实验室测量获得，T?V南德拥有各种高精度高准确性的测量设备，可以快速及时的给客户提供可靠的数据。其中太阳能模拟器既有10ms短脉冲也有120ms的长脉冲，可以满足不同类型电池的测试需求。同时每台模拟器都配置一体化的温度控制箱，可以对组件温度进行精确的控制，和以前环境箱加热后自然降温的测试方法相比，温度系数测量结果有明显改善。另外，实验室配置高精度的光谱响应测试和自主开发的IAM不同入射角度测量系统，可以全方位的提供PAN File所需参数。在进行双面组件测量时，也完全满足 IEC 60904-1-2对设备和方法的测试要求。早在2017年，T?V南德就给中来双面组件提供了PAN File的全套测试，并协助中来进行了PVSyst的数据库列名。近几年，T?V南德的实验室也持续给各家制造商提供相关服务，像隆基，阿特斯。