分布式光伏電站系統(tǒng)效率溫度影響分析

1、前言

光伏電站系統(tǒng)效率描述了光伏電站接受輻射能量到最終的輸出電能的轉(zhuǎn)換效率，是反映光伏電站綜合發(fā)電能性能的效率指標(biāo)。實際電站在運行中，由于自然環(huán)境的因素（溫度、輻射）、設(shè)備性能的因素以及人為因素（包括設(shè)計不當(dāng)、清潔不及時）等，導(dǎo)致同一電站在不同時間段以及相同配置的電站在不同區(qū)域，實際每天日PR體現(xiàn)出的較大差異。

太陽能電池組件會因溫度上升而輸出電壓降低、電流增大，組件實際效率降低，發(fā)電量減少，因此，溫度引起的效率降低是必須要考慮的一個重要因素。

本文重點針對環(huán)境溫度因素對光伏電站系統(tǒng)效率的影響進行分析，采用某地區(qū)三座分布式電站2016年1月—8月數(shù)據(jù)資料，分析電站系統(tǒng)效率與環(huán)境影響因素的之間關(guān)系，進而針對顯著影響因素建立回歸模型，定量分析環(huán)境溫度對系統(tǒng)效率的影響水平，為評估該地區(qū)分布式電站的發(fā)電潛能和經(jīng)濟效益提供依據(jù)。

2、資料來源

本文發(fā)電數(shù)據(jù)來源于上航電力運維有限公司自主研發(fā)的航天級綠色能源智慧化管理平臺——eHorus智慧云（以下簡稱eHorus平臺），分布式電站通過環(huán)境監(jiān)測儀記錄每日環(huán)境溫度以及日傾斜面累計輻射量，電站每日發(fā)電數(shù)據(jù)以及環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)均在eHorus平臺實時記錄。

本文選取某市三座屋頂分布式電站2016年1月——8月數(shù)據(jù)，根據(jù)每日發(fā)電量數(shù)據(jù)以及每日傾斜面輻射量數(shù)據(jù)，逐日計算每日系統(tǒng)效率，并剔除由于設(shè)備檢修引起的發(fā)電異常數(shù)據(jù)。

3、結(jié)果分析

3.1、PR與環(huán)境溫度回歸模型

環(huán)境因素主要包括環(huán)境溫度以及太陽輻射，其中對系統(tǒng)效率影響最顯著的是環(huán)境溫度，從后續(xù)章節(jié)定性以及定量分析的結(jié)果也印證了這一點，這主要來源于溫度對組件開路電壓、短路電流的影響，進而影響組件峰值功率造成光伏電站系統(tǒng)效率發(fā)生變化。本文采用日最高溫度以及日PR來定量分析兩者之間關(guān)系。

采用A電站1月——8月日PR數(shù)據(jù)以及日最高溫度數(shù)據(jù)，建立兩者線性回歸模型，回歸模型通過了整體性能顯著性檢驗以及溫度系數(shù)顯著性檢驗，兩者呈現(xiàn)出較強的負(fù)相關(guān)性。歸回系數(shù)為－0.00166，即單位溫度上升對應(yīng)的PR下降值；調(diào)整決定系數(shù)達(dá)到0.2073，即PR的變化中有20％是由于溫度變化引起的。

當(dāng)模型加入日輻射量參數(shù)后，輻射量回歸系數(shù)并未通過顯著性檢驗，可見日PR與日輻射量之間不存在線性回歸關(guān)系。

殘差分析結(jié)果，可以看出殘差符合正態(tài)性檢驗，同時殘差與PR以及溫度不存在相關(guān)性，說明回歸方程無需引入溫度的二次項或者其他與PR有線性關(guān)系的自變量，進一步證明了日PR與日輻射量之間不存在線性關(guān)系。圖3給出日PR與日最高溫度之間的回歸關(guān)系線，以及在該溫度區(qū)段對應(yīng)的PR擬合點的預(yù)測值以及95％置信度的預(yù)測區(qū)間。

考慮到同一地區(qū)不同電站PR之間也存在一定差異，針對B電站以及C電站，采用1月——8月數(shù)據(jù)，同樣建立日PR與日最高溫度之間的回歸關(guān)系模型。

對比A、B、C三座電站的回歸模型，調(diào)整決定系數(shù)大約在0.1—0.2，說明該地區(qū)導(dǎo)致PR變化的因素中，溫度的貢獻大約為10％—20％左右；溫度對PR的回歸系數(shù)在［－0.00197，－0.00166］，相當(dāng)溫度每變化增加1℃，PR下降的幅度。

假定年度該地區(qū)日最高溫度變化在［0℃，40℃］，按照回歸模型分別計算出三座電站日PR變化范圍以及百分比，計算結(jié)果見表3?？梢钥闯鲇捎跍囟茸兓瘜?dǎo)致的光伏電站一年的PR變化，最高可達(dá)到在7％—10％左右，該數(shù)據(jù)可用于該地區(qū)分布式光伏電站的年發(fā)電量評估，新建項目的優(yōu)化設(shè)計及經(jīng)濟效益評估。

表3年度PR變化范圍

4、結(jié)論

本文采用某地區(qū)三座分布式電站1月——8月的實測數(shù)據(jù)，針對系統(tǒng)效率重點影響因素環(huán)境溫度，給出定量結(jié)論

1）、建立日最高溫度與日系統(tǒng)效率之間的回歸模型，其模型顯著性均較高，回歸模型的調(diào)整判定系數(shù)達(dá)到大約在0.1—0.2，說明導(dǎo)致PR變化的因素中，溫度的貢獻大約為10％—20％左右；同時輻射量對系統(tǒng)效率不存在顯著影響。

2）、由于溫度年變化40℃導(dǎo)致的光伏電站系統(tǒng)效率一年變化，最高可達(dá)到在7％—10％左右。該數(shù)據(jù)可用于上海地區(qū)分布式光伏電站的年發(fā)電量評估，以及新建項目的優(yōu)化設(shè)計、經(jīng)濟效益評估。