1 計(jì)算方法的介紹

我們通過Retscreen光伏計(jì)算軟件來估算發(fā)電量，輸入項(xiàng)目地點(diǎn)的緯度和光伏方陣的方位、安裝模式、傾角，以及各月水平面上的平均日輻射及各月平均溫度數(shù)據(jù)得出各月光伏陣列面上的平均日輻射；再通過輸入光伏組件類型、功率、數(shù)量，額定光伏組件效率，正常工作溫度，光伏溫度因子，逆變器效率、容量及其它光伏陣列損耗等數(shù)據(jù)計(jì)算出年發(fā)電量，總的光伏系統(tǒng)效率等結(jié)果數(shù)據(jù)。

2 發(fā)電量和年利用小時(shí)數(shù)估算
(1) 光伏陣列面的輻射情況
下表中月內(nèi)使用比例，水平面上的平均日輻射和月平均溫度為原始數(shù)據(jù)輸入，輸出數(shù)據(jù)為各月光伏陣列面上的平均日輻射。
雙軸光伏陣列面的輻射情況(NASA數(shù)據(jù))

注：溫度采取氣象站數(shù)據(jù)。

(2) 光伏陣列面的發(fā)電量估算
下表輸入原始數(shù)據(jù)得出年發(fā)電量，總的光伏系統(tǒng)效率等結(jié)果數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)包括：光伏組件類型、功率、數(shù)量，額定光伏組件效率，正常工作溫度，光伏溫度因子，年逆變器效率、容量及其它光伏陣列損耗等數(shù)據(jù)。見下表。

輸出結(jié)果為：
單位面積發(fā)電量：391.7kWh/m2，年總發(fā)電量：46,331.918MWh。

3 光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的修正
(1) 光伏系統(tǒng)總效率計(jì)算

(a) 光伏陣列效率η1：
光伏陣列在能量轉(zhuǎn)換與傳輸過程中的損失包括：
組件匹配損失：對(duì)于精心設(shè)計(jì)、精心施工的系統(tǒng)，約有5%的損失。
太陽輻射損失：包括組件表面塵埃遮擋及不可利用的低、弱太陽輻射損失，取值3%。
最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)精度，取值2%。
直流線路損失:按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，應(yīng)小于3%。
聚光鏡反射損失：按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，應(yīng)小于7%。
跟蹤裝置精度損失：應(yīng)小于1%。
得：η1 = 95%× 97%×98%×97%×93%×99%≈81%

(b) 逆變器的轉(zhuǎn)換效率η2；
逆變器輸出的交流電功率與直流輸入功率之比稱為逆變器的轉(zhuǎn)換效率。
根據(jù)我們與國內(nèi)主要逆變器廠家溝通和調(diào)研，當(dāng)逆變器負(fù)荷達(dá)到20%已上時(shí)，逆變器的效率就在97.73%以上。加上太陽能最大功率點(diǎn)跟蹤98%，逆變器的效率達(dá)到約96%，綜合到太陽能逆變器的大部分(白天)運(yùn)行在50%(平均)左右容量，所以綜上所述，我們?nèi)∧孀兤餍蕿?6%。

(c) 交流并網(wǎng)效率η3:
從逆變器輸出至高壓電網(wǎng)點(diǎn)的傳輸效率，其中最主要的是變壓器的效率，通常取η3=98.89%。

(2) 溫度對(duì)發(fā)電量的影響
光伏電池組件只有在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下，即：電池溫度25℃、垂直入射日照強(qiáng)度1000W/m2、太陽光譜等同于大氣質(zhì)量1.5的情況下，功率才能達(dá)到標(biāo)定值。多晶硅電池隨著溫度的升高，功率會(huì)有所下降。本項(xiàng)目所用電池的峰值功率系數(shù)為-0.40%/℃，NOCT(標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行條件下的電池溫度)為45℃。其中，標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行條件為：垂直入射日照強(qiáng)度800W/m2，外界溫度20℃，風(fēng)速1m/s，太陽光譜等同于大氣質(zhì)量1.5的情況。
根據(jù)NASA網(wǎng)站的多年月平均溫度，利用RETScreen 軟件可估算環(huán)境溫度對(duì)發(fā)電量的影響。計(jì)算結(jié)果顯示，由環(huán)境溫度造成的發(fā)電量損失為4%。由于風(fēng)速對(duì)光伏電池發(fā)電量的影響較為復(fù)雜，所以本期工程現(xiàn)階段暫不考慮。

(3) 優(yōu)化用地對(duì)發(fā)電量的影響
由于考慮到追日跟蹤占地面積比常規(guī)固定式占地面積要大很多，因此為了綜合考慮土地的合理利用，以犧牲部分發(fā)電量來優(yōu)化占地面積，按冬至日9點(diǎn)20的陰影間距進(jìn)行排布，大約上午，下午各有20分鐘的遮擋，經(jīng)過折算，發(fā)電量折減按1%計(jì)算。
綜上所述，光伏系統(tǒng)總效率：η1×η2×η3×(1-4%)×(1-1%)=72.8%
我們用Retscreen軟件計(jì)算的年發(fā)電量是從光伏陣列到并網(wǎng)之前的，該軟件已對(duì)溫度對(duì)組件光電轉(zhuǎn)換效率的影響，逆變器的平均效率，線損等能量損耗的影響，逆變器的影響等因素進(jìn)行了折減?？紤]到并網(wǎng)交流效率的影響(即變壓器的效率98.89%)和優(yōu)化用地對(duì)發(fā)電量的影響。所以并網(wǎng)后發(fā)電量為：

(NASA數(shù)據(jù))發(fā)電量為46,331.918×98.89%×99%=45359457.37kWh

由于太陽能光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟、可靠、實(shí)用，目前行業(yè)內(nèi)共認(rèn)的光伏組件的壽命為25-30年；本工程光伏組件的壽命按25年考慮。
如果光伏組件效率按壽命期內(nèi)累計(jì)折損20%，且每年衰減的百分比相同進(jìn)行計(jì)算，25年內(nèi)平均每年發(fā)電量為40188479.24kWh(具體詳見表7-8)，年等效滿負(fù)荷運(yùn)行小時(shí)數(shù)為40188479.24kWh/20109.6kW=1998.5h。

4 光伏發(fā)電系統(tǒng)25年逐年理論發(fā)電量
通常情況下，考慮到光伏組件第一年衰減不大于1%，故光伏電站的第一年理論發(fā)電量為45359457.37×(1-1%)=45359457.37×99%=44905863 kWh。
按光伏組件的技術(shù)特性參數(shù)表中10年內(nèi)年總衰減率不能超過10%，25年內(nèi)總衰減率不能超過20%，以此為前提，計(jì)算第一年后逐年理論發(fā)電量(25年)，結(jié)果見下表7-8。
表：光伏組件在第一年后逐年理論發(fā)電量(25年)

圖：光伏組件在25年運(yùn)行期間每年年總發(fā)電量柱狀圖。

根據(jù)某高科技行業(yè)研究機(jī)構(gòu)的分析，光伏發(fā)電能源的投入回報(bào)率是非常高的，聚光光伏組件的生產(chǎn)能耗相當(dāng)于該光伏組件在半年內(nèi)的發(fā)電量總和,即其能耗回收期約為半年?？嫉綉]聚光光伏組件的生產(chǎn)能耗(22452931.5kWh)，本工程光伏組件壽命期內(nèi)發(fā)電量的總和約為9.82×108kW·h。與2008年我國火力發(fā)電機(jī)組的平均供電煤耗 (350g/kW·h) 相比，本工程光伏組件壽命期內(nèi)共可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約3.44×105t，而且粉塵、SO2、NOX為零排放，耗水指標(biāo)也接近于零。因此，太陽能光伏發(fā)電項(xiàng)目不僅可以帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，而且能夠帶來社會(huì)和環(huán)境效益；再加上國家對(duì)可再生資源發(fā)展的大力扶持和政策優(yōu)惠，太陽能利用產(chǎn)業(yè)潛力巨大、發(fā)展前景樂觀。
煤耗計(jì)算：9.82×108×350/1000 =3.44×108kg =3.44×105t。