光伏電站理論電量計算方法探析

鄧 煜，王盛甲

（甘肅中電投新能源發(fā)電有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730050）

1 引言

電網(wǎng)限電電量是指受電網(wǎng)傳輸通道、消納能力、安全運行需要等因素影響，光伏電站可能發(fā)而未能發(fā)出的電量。電網(wǎng)限電電量作為光伏電站的重要指標(biāo)，其計算方法尤為重要，而理論電量的正確統(tǒng)計正是計算電網(wǎng)限電電量的關(guān)鍵。因此，對理論電量的計算方法進行分析非常必要。

2 統(tǒng)計方法的確定

2.1 光伏電站數(shù)據(jù)統(tǒng)計概述

光伏電站統(tǒng)計數(shù)據(jù)眾多，統(tǒng)計數(shù)據(jù)的科學(xué)、精確是服務(wù)企業(yè)決策和生產(chǎn)經(jīng)營分析的基本依據(jù)。如何能夠做到真實、準確、全面、及時的反映公司的生產(chǎn)經(jīng)營狀況和發(fā)展工作成效，需要在數(shù)據(jù)采集源頭上下足功夫。首先要保證采集數(shù)據(jù)全面，不應(yīng)遺漏任何有價值的數(shù)據(jù)，其次數(shù)據(jù)要完整但不應(yīng)重復(fù)，同時還要分清重點數(shù)據(jù)、一般數(shù)據(jù)和待考數(shù)據(jù)。面對數(shù)據(jù)計算的多樣性必須明確數(shù)據(jù)的取數(shù)標(biāo)準及計算方法。

2.2 電網(wǎng)限電電量計算方法介紹

電網(wǎng)限電電量作為光伏電站的重要指標(biāo)，是統(tǒng)計分析的重要依據(jù)。電網(wǎng)限電電量是指受電網(wǎng)傳輸通道、消納能力、安全運行需要等因素影響，可能發(fā)而未能發(fā)出的電量，即：

電網(wǎng)限電電量＝（不限電時電站光照強度對應(yīng)的電站輸出有功功率－限電時電站輸出有功功率）×電網(wǎng)限電累計時間

由于光伏電站電網(wǎng)負荷調(diào)整頻繁，限電時的輸出功率和限電時間變化頻繁，統(tǒng)計量大，不便于操作，故而目前多采用以下方法計算電網(wǎng)限電電量。

電網(wǎng)限電電量＝理論電量－發(fā)電量－故障電量

此算法提出理論電量的概念，如何正確統(tǒng)計理論電量，下面就以臨澤太陽能發(fā)電分公司2017、2018年實測數(shù)據(jù)為依據(jù)具體分析。

2.3 理論電量算法的確定

臨澤太陽能發(fā)電分公司位于甘肅省臨澤縣河 西 走 廊 中 部，地 處 東 經(jīng) 99°51'～100°30'、北 緯38°57'～39°42'之間，屬大陸性荒漠草原氣候，夏季炎熱，冬季寒冷。多年平均氣溫 8.0 ℃，年均降水量113.1 mm。臨澤縣年太陽輻射總量為6 133 MJ/m2，屬光熱資源相對比較豐富地區(qū)。電站為集中式安裝，總裝機容量9 MWp，選用18臺容量為 500 kW的逆變器，組件采用235 Wp多晶硅太陽能板，選用固定支架35°傾角安裝，輻照儀安裝在子陣中間無遮擋處。以下分析所采數(shù)據(jù)均取自甘肅中電投新能源發(fā)電有限責(zé)任公司臨澤太陽能發(fā)電分公司。

理論電量計算目前常用測光法、樣板機法。

（1）測光法＝太陽輻射總量×電池板總面積×光電轉(zhuǎn)換效率×電池板衰減率。采用測光法對理論電量的統(tǒng)計受以下幾個方面的制約。一方面，電池組件的清潔程度直接影響光電轉(zhuǎn)換效率，電站地處西北，風(fēng)沙較大，組件不能及時清洗時，對光電轉(zhuǎn)換效率影響大，導(dǎo)致理論電量不準確；另一方面，電站地處西北，冬季光伏板覆冰、覆雪幾率高，在冰雪消融過程中，光電轉(zhuǎn)換效率計算不準確，容易造成理論電量偏差?？勺鳛槠渌惴ǖ妮o助。

（2）樣板機法＝單位樣板機發(fā)電量×電池板總面積。采用樣板機法計算理論電量，會受到樣板機因檢修、故障或停機時影響，無法算出全場理論電量，但可以和測光法相互配合計算。

2種方法，哪種算法更準確，更接近實際，下面通過選取具體數(shù)值，作進一步的對比分析。

選取臨澤太陽能發(fā)電公司2018年四個季度中，隨機抽選不限電的一天，包括陰天、晴天、多云天進行比對，可看出樣板機法和測光法理論功率與實際功率曲線對比趨勢如圖1～4。

通過曲線對比，可明顯看出，在不限電狀態(tài)下，樣板機法所測功率比測光法所測功率更接近實際功率。

圖1 2月份曲線對比趨勢圖

圖3 8月份曲線對比趨勢圖

圖4 11月份曲線對比趨勢圖

可得出結(jié)論，樣板機法計算理論電量更準確，光伏電站應(yīng)采用樣板機法計算理論電量。

2.4 樣板機的選擇

樣板機的選擇對樣板機法計算理論電量尤為重要。在選擇樣板機時，既不能選擇轉(zhuǎn)換效率最高的逆變器，也不能選擇轉(zhuǎn)換效率最低的逆變器，要選擇能反映平均值的逆變器作為樣板機，才能保證理論電量最接近實際。以下就樣板機的選擇進行具體分析。

樣板機要從所有逆變器中選取，對各種天氣，不限電情況時的發(fā)電量進行比較。本次選取未限電的60天為樣本。樣本分布在1月至12月內(nèi)，涵蓋了晴、多云、陰、小雨、浮塵等各類天氣，樣本分布情況與天氣分布情況分別見表1、表2。

表1 2017年各月份樣本分布情況表

表2 各天氣情況樣本分布情況表

統(tǒng)計出18臺逆變器的日出口電量，去掉1個最高值與1個最低值后求出算數(shù)平均值，然后根據(jù)各臺逆變器日出口電量與平均出口電量之差的絕對值進行排名，差值最小排第1，差值最大排第18。然后規(guī)定第1名得分18、第2名得分17、第3名得分16，以此類推。最后計算60個樣本下全站18臺逆變器得分期望值，得分期望值越高則表示該逆變器日發(fā)電量越接近全部逆變器日均發(fā)電量，更適合作為樣板機。得分期望值計算公式：得分期望值=（18×天數(shù)+17×天數(shù)+……+2×天數(shù)+1×天數(shù)）/60 d。對全站18臺逆變器60 d的平均出口電量進行統(tǒng)計，按照“得分期望值公式”的方法進行計算，各逆變器得分期望及期望排名見表3。

表3 各逆變器得分期望及期望排名表

本次選取了60 d作為樣本，約占全年天數(shù)的六分之一，樣本數(shù)據(jù)充足；樣本分布在全年各月份，能夠反映各季節(jié)發(fā)電情況；天氣情況涵蓋各類型，較全面的反映了各類天氣條件下發(fā)電情況；求日發(fā)電量平均值時剔除最高值與最低值，避免異常數(shù)據(jù)造成誤差，計算方法具有一定的科學(xué)性。根據(jù)分析結(jié)果，選取4號子陣B逆變器作為樣板機，能夠較好反映全站理論電量。

3 結(jié)論

綜上所述，采用樣板機法比測光法所測功率更接近實際，光伏電站理論電量應(yīng)采用樣板機法計算，當(dāng)樣板機停機時，可采用測光法計算全站理論電量作為參考。電場人員進行樣板機的選擇，應(yīng)考慮不同季節(jié)、不同天氣下各逆變器出口電量，選定典型樣板機、計算出更加準確的理論電量。依據(jù)理論電量計算出電網(wǎng)限電電量，為光伏電站經(jīng)濟運行提供可靠數(shù)據(jù)支撐。