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光電轉換效率、發(fā)電能力和可靠性是評估光伏產品的三大核心指標。其中光伏組件發(fā)電能力主要通過弱光性能和高溫性能來體現(xiàn)。弱光性能，也稱為低輻照發(fā)電性能。 光伏組件功率標定的測試條件為STC，即1000W/m^2，25℃，AM1.5。而實際輻照度、環(huán)境溫度是時刻變化的，因此光伏組件在不同的輻照度下的功率輸出不同，經計算后的組件轉換效率也不同于STC時的轉換效率。 光伏組件的弱光性能主要是指組件溫度不變時，輻照低于1000W/m^2時的輸出性能，這里重點強調的是戶外輻照度的強弱對組件性能的影響。 目前光伏組件的弱光性能的表征主要從兩方面進行評估： 1）室內實驗室環(huán)境下，在不同的組件溫度和輻照度下進行靜態(tài)測試； 2）通過建立組件的PAN file，使用PVsyst軟件模擬典型氣象年的全年弱光發(fā)電損失。 當然，有人說，戶外實證項目可以評估弱光性能嗎？在戶外實證項目上，光伏組件的發(fā)電能力是多個因素的綜合影響，例如環(huán)境溫度、風速、相對透射率等。若單獨從弱光性能維度去評估，需要保證不被其他影響因素所干擾，不過可以嘗試結合戶外實際的發(fā)電數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等進行建模分析。 對于PVsyst仿真，曾經有學員提問：為什么能量損耗圖的弱光發(fā)電損失為正值？如圖1。因為我們大部分情況下模擬得到的值是負值，具體是什么原因導致了這個“損耗”對發(fā)電量是有貢獻的？ 圖1 以這個問題為出發(fā)點，下文具體介紹下弱光性能的相關內容。 一、不同組件的弱光性能 不同技術路線的光伏組件，其弱光性能存在一定的差異。以某PERC與常規(guī)組件為例，使用PVsyst軟件進行仿真，在組件溫度一定的情況下，獲得不同輻照度下的功率輸出與轉換效率。 這里輻照度主要使用200W/m^2，400W/m^2，600W/m^2，800W/m^2等典型值。可計算出不同輻照度下的轉換效率相對于STC時的降低值。 從表1結果可知，PERC組件在低于1000W/m^2時，特別是303W/m2至800W/m^2輻照范圍，其轉換效率高于STC值。當輻照值在303 W/m^2邊界值附近，轉換效率基本上與STC時保持一致。當輻照低于303 W/m^2時，轉換效率低于STC值。 表1 某PERC組件不同輻照度的功率輸出（組件溫度Tm=25℃時） 從表2可知，某常規(guī)組件在低于1000W/m^2時，特別是700W/m^2至800W/m^2輻照范圍，其轉換效率高于STC值。當輻照低于700 W/m^2時，轉換效率低于STC值。 表2 某常規(guī)組件的功率輸出（組件溫度Tm=25℃時） 兩種不同技術類型的組件在不同輻照下的相對轉換效率降低值可以用如下圖表進行直觀展示，可以明顯看出PERC組件在特定輻照度下的弱光性能優(yōu)于常規(guī)組件。 圖2 兩種技術路線的組件弱光性能對比 二、弱光性能的量化 在使用PVsyst進行發(fā)電量仿真時，損耗圖中有一項為弱光性能導致的發(fā)電損失百分比，若值為負值，說明弱光下發(fā)的有損失，若為正值，說明弱光性能優(yōu)異，存在一定的發(fā)電增益。這一項損失百分比的計算方法為：弱光性能導致的發(fā)電損失/理論發(fā)電量*100%。 以上述PERC組件為例說明，假設不同的輻照度累計時間如下表所示，例如200W/m^2的輻照累計有500h，那么此時的組件輸出功率108W與時間的乘積為該輻照度下的累計發(fā)電量，該值為54000Wh。 若理論上該輻照度下的組件轉換效率不變，仍為21.37%，那么理論上該組件的輸出功率為：21.37%*組件面積*輻照度=109.22W。使用此功率計算可得到109.22W*500h=54610Wh。 該輻照度下的弱光損失百分比為： （54000-54610）/54610*100%=-1.12%，為負值。 同理，其余不同輻照下的弱光發(fā)電損失可以計算出來。由于303 W/m^2至1000W/m^2輻照下轉換效率比STC是有增益的，因此不存在弱光損失。全年的弱光發(fā)電損失取決于不同強度的輻照在全年的占比。 如果200W/m^2輻照占比較高，達到50%以上，弱光下的發(fā)電損失很有可能為負值。在表3中，弱光性能有增益的輻照區(qū)間占的比例比較高，由于優(yōu)異的弱光性能，全年有0.04%的發(fā)電增益。 表3 對于常規(guī)組件，由于弱光性能較差，全年的弱光損失為-0.91%。 表4 三、小結 1）組件的弱光性能與電池技術有關。 2）組件弱光下的發(fā)電損失百分比除了與電池技術有關，還與輻照度強度及其不同區(qū)間輻照值的占比有關。 |
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