與光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體效率相關(guān)的有兩個(gè)要素,一個(gè)是太陽(yáng)能電池板本身的轉(zhuǎn)換(發(fā)電)效率,另一個(gè)是如何使太陽(yáng)能電池板所發(fā)電力損失最小地并入系統(tǒng)電網(wǎng)。后者取決于太陽(yáng)能電池板的發(fā)電量與在系統(tǒng)電網(wǎng)接入點(diǎn)位置輸出的電量之差。這一電量差被稱(chēng)為“中間損失”。一般來(lái)說(shuō),太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)換效率容易成為關(guān)注的焦點(diǎn),但即便轉(zhuǎn)換效率低一些,但增加電池板的面積及數(shù)量,就能獲得相同的發(fā)電量。所以對(duì)于MW級(jí)光伏電站的系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),如何降低“中間損失”非常重要。
關(guān)于太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)換效率,需要留意的一點(diǎn)是,電池板上的電池單元(發(fā)電元件)的溫度會(huì)會(huì)左右發(fā)電效率。尤其是使用結(jié)晶硅類(lèi)單元的電池板,溫度上升會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率明顯下降。太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)換效率通常是在電池單元溫度為25℃時(shí)測(cè)量的數(shù)值,但電池單元的溫度達(dá)到25℃時(shí),周?chē)臍鉁赝鶗?huì)比之低20℃~30℃,在日本,除非在冬季,否則很難達(dá)到產(chǎn)品目錄上標(biāo)明的轉(zhuǎn)換效率。
關(guān)于“中間損失”,日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)發(fā)布的《大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)導(dǎo)入指南及輔助工具》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《指南》)介紹稱(chēng),這種損失高達(dá)約20%。造成損失的原因有好幾個(gè),首先是布線造成的損失。布線越長(zhǎng)損失越大?!吨改稀贩Q(chēng),PCS之前的直流電布線部分會(huì)損失10%,PCS將直流電轉(zhuǎn)換為交流電時(shí)會(huì)損失4.3%,從PCS到系統(tǒng)電網(wǎng)的交流電布線部分會(huì)損失1.6%。再加上遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)及監(jiān)控電源等站內(nèi)負(fù)荷(2.0%)、為PCS機(jī)箱散熱的功耗(1.1%)及PCS的待機(jī)功耗(1.6%),中間損失約為20%。順便一提,TMEIC生產(chǎn)的PCS的效率為97%,采用這種PCS時(shí),轉(zhuǎn)換損失只有3%。
提高M(jìn)W級(jí)光伏電站系統(tǒng)總體效率的方法主要有以下三個(gè):(1)縮短布線、(2)提高太陽(yáng)能電池板及PCS等發(fā)電設(shè)備的效率、(3)提高接入電網(wǎng)時(shí)使用的升壓變壓器的效率。
縮短布線方面,太陽(yáng)能電池板與PCS的配置十分重要,因?yàn)檫@會(huì)影響到太陽(yáng)能電池板到PCS以及PCS到電網(wǎng)接入點(diǎn)的布線的長(zhǎng)度。大多數(shù)光伏電站都會(huì)在鋪設(shè)的太陽(yáng)能電池板的正中間配置PCS,然后從此處開(kāi)始沿直線將電線鋪設(shè)到電網(wǎng)接入點(diǎn),其原因就是這種方式的總布線長(zhǎng)度最短。
提高升壓變壓器的效率方面,由于這種設(shè)備是日本《節(jié)能法》中“領(lǐng)跑者制度”的對(duì)象,各公司展開(kāi)了技術(shù)開(kāi)發(fā)競(jìng)爭(zhēng),如果光伏電站選擇高效率的產(chǎn)品,損失就會(huì)相應(yīng)減少。本連載將從下一篇開(kāi)始介紹如何通過(guò)改進(jìn)PCS來(lái)增加發(fā)電量并提高發(fā)電效率。