光伏电站系统效率定义和计算方法

一． 前言

光伏系统的效率(PR)是光伏领域一个重要的概念，其直接决定了光伏电站是否具有投资运营价值。近期很多客户咨询小固问题，问光伏系统效率的概念？应该怎么计算？很多的客户认为组件的衰减效率或逆变器的转换效率就是光伏系统的效率。其实不然，接下来小固就从光伏系统PR的定义和计算方法、PR的历史和现状、PR影响因素、提高PR的方法等几个方面对光伏系统的效率进行说明和阐述。

二． 系统效率定义和计算方法
l 系统效率(PR）定义
系统效率，来源于英文Performance Ratio（简称”PR”）,其包括太阳能电池老化效率，交、直流低压系统损耗及其他设备老化效率，逆变器效率，变压器及电网损耗效率。
l 系统效率(PR）计算方法
PR在IEC61724给出的定义如下：
PRT=ET/（Pe*hT）
PRT：在T时间段内的平均系统效率
ET：在T时间段内光伏电站内上网电量
Pe：光伏组件标称装机容量
hT：在T时间段内峰值辐照小时数
举例进行说明装机量Pe=1KW，组件方阵面接收到的总辐射量为1500kwh/m2,也就是说组件方阵面峰值日照数为1500h，假设全年上网电量为1250 kwh，可以得出：
PRT=ET/（Pe*hT）=1250 kwh/（1KW*1500h）=83.33%

三． PR历史和现状
在1980s年代，PR一般在50%-75%之间，1990s年代，PR一般在50%-90%之间，2000s年代，PR一般在70%-90%之间。

表1 不同国家不同时期光伏系统PR统计

从表格可以看出，同一段时期安装光伏电站，PR的差异也很大。


四． 系统效率（PR）影响因素分析
通过上述PR值的计算方法，想必大家都知道PR的数值直接关系到光伏电站的年发电量。所以想要提高光伏发电量，很大程度要
从提高PR值入手，这就需要了解并掌握影响PR值的因素，从而减少并规避它。接下来小固就从组件侧、逆变器侧、变压器侧、
线损几个方面讲述这些影响。
l 组件侧
? 组件功率衰减
很多客户将组件每年衰减后的功率当做系统效率，其实不是这样的，组件衰减后的效率只是影响系统效率的某一个因素。一般要
求，晶体硅组件第一年的功率衰减在2%-3%之间。所以建议客户在做光伏系统时选择质量优良的组件。
? 组件串并联失配及阴影

图1 组件阴影遮挡图
太阳能电池在串，并联使用时，由于每片太阳能电池电性能不可能绝对一致，这就使得串，并联后的输出总功率往往小于各个单体太阳能电池输出功率之和，称作太阳能电池的失配。电站光伏组件失配的主要原因并非组件本身，而是因为阴影遮挡。光伏电站主要受到周边建筑、树木等固定阴影影响。对于位置不是很理想的屋顶电站，组串和方阵的串并联失配损失效率在3%左右。
? 电池组件温度系数损耗

图2 组件温度系数参数
在每款组件的说明书里面都有关于温度系数的概念，如上图所示开路电压的温度系数为-0.33%/℃，其表示温度升高1℃，电压降低开路电压的0.33%，尤其在冬夏温差较大的地方，温度系数的作用越明显。一般来讲，因温度系数损耗导致的PR值下降在4%左右。
? 灰层积雪遮挡损失
因灰层积雪导致的组件遮挡损失很大，一般在4%-6%左右。如下图所示，灰层布满组件，降低了光伏系统的效率。除尘除雪的具体方法见传送门-《光伏系统运维-组件的除尘除雪》。

图3 组件灰尘覆盖图
l 逆变器侧
逆变器也会对系统效率（PR）产生影响，不同厂家最终得到的逆变器损失也不一样。逆变器损失可以分成两个部分：
? 逆变器自身的损耗
? 对于超出逆变器额定功率或由于超出工作电压范围造成的损失约2%左右。
l 变压器侧
? 变压器自身的损耗
? 由于夜间空载，升压变压器损失等
由于变压器损失导致的系统效率RP值下降在3%左右。

图4 升压站对火宅影响图
l 线损
线损可以分为直流线损和交流线损。直流线损和交流线损对系统效率的影响一般都在2%左右。

光伏综合能量效率(PR)的主要影响因素总结：
1. 组件的衰减功率
2. 组件串联失配及阴影3%
3. 灰层积雪遮挡损失在（4.0%-5.4%）
4. 电池组件温度系数损耗在4%
5. 直流线损2%
6. 交流线损2%
7. 逆变器加权效率：97%
8. MPPT效率：99%
9. 变压器加权效率：98%
全效率链在78%左右。

五． 提高PR方法
上面讲述了影响PR值的因素，根据影响的因素小固对应列出相应的改善方法，来提高系统的效率。

除了上述所列的措施，还有很多方法，可以提高PR值，客户可以根据公式PRT=ET/（Pe*hT），扩展性的思维。譬如可以安装手动可调的支架，其具有两个固定的可调角度，分别适用于冬季和夏季，也能很好的提高发电量，提高PR值。譬如在后期运维过程中能够对电站智能分析，防患未然，能够对故障精确定位，及时处理故障信息等，提升运维效率，从而提高PR值。

六． 总结与展望
通过上述几个方面的介绍，想必客户对系统效率（PR）已经有了理解。在文章的结尾，小固给大家一个小问题，PR值是越高越好吗？大家可以根据经济性等原因综合考虑，欢迎在文章后留言。