太陽能系統效率(太陽能發電系統效率)

太陽能發電系統發電量與太陽能電池板接受輻照能量的比值

概念簡介

太陽能發電系統發電量與太陽能電池板接受輻照能量的比值

與光伏發電系統的總體效率相關的有兩個要素，一個是太陽能電池板本身的轉換(發電)效率，另一個是如何使太陽能電池板所發電力損失最小地併入系統電網。後者取決於太陽能電池板的發電量與在系統電網接入點位置輸出的電量之差。這一電量差被稱為“中間損失”。一般來說，太陽能電池板的轉換效率容易成為關注的焦點，但即便轉換效率低一些，但增加電池板的面積及數量，就能獲得相同的發電量。所以對於MW級光伏電站的系統設計來說，如何降低“中間損失”非常重要。

實際套用

關於太陽能電池板的轉換效率，需要留意的一點是，電池板上的電池單元(發電元件)的溫度會左右發電效率。尤其是使用結晶矽類單元的電池板，溫度上升會導致轉換效率明顯下降。太陽能電池板的轉換效率通常是在電池單元溫度為25℃時測量的數值，但電池單元的溫度達到25℃時，周圍的氣溫往往會比之低20℃～30℃，在日本，除非在冬季，否則很難達到產品目錄上標明的轉換效率。

關於“中間損失”，日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)發布的《大規模光伏發電系統導入指南及輔助工具》(以下簡稱《指南》)介紹稱，這種損失高達約20%。造成損失的原因有好幾個，首先是布線造成的損失。布線越長損失越大。《指南》稱，PCS之前的直流電布線部分會損失10%，PCS將直流電轉換為交流電時會損失4.3%，從PCS到系統電網的交流電布線部分會損失1.6%。再加上遠程管理系統及監控電源等站內負荷(2.0%)、為PCS機箱散熱的功耗(1.1%)及PCS的待機功耗(1.6%)，中間損失約為20%。順便一提，TMEIC生產的PCS的效率為97%，採用這種PCS時，轉換損失只有3%

技術升級

提高MW級光伏電站系統總體效率的方法主要有以下三個：(1)縮短布線、(2)提高太陽能電池板及PCS等發電設備的效率、(3)提高接入電網時使用的升壓變壓器的效率。

縮短布線方面，太陽能電池板與PCS的配置十分重要，因為這會影響到太陽能電池板到PCS以及PCS到電網接入點的布線的長度。大多數光伏電站都會在鋪設的太陽能電池板的正中間配置PCS，然後從此處開始沿直線將電線鋪設到電網接入點，其原因就是這種方式的總布線長度最短。

提高升壓變壓器的效率方面，由於這種設備是日本《節能法》中“領跑者制度”的對象，各公司展開了技術開發競爭，如果光伏電站選擇高效率的產品，損失就會相應減少。本連載將從下一篇開始介紹如何通過改進PCS來增加發電量並提高發電效率。