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電有限責任公司，甘肅 蘭州 730050）

1 引言

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

2 統計方法的確定

2.1 光伏電站數據統計概述

光伏電站統計數據眾多，統計數據的科學、精確是服務企業決策和生產經營分析的基本依據。如何能夠做到真實、準確、全面、及時的反映公司的生產經營狀況和發展工作成效，需要在數據采集源頭上下足功夫。首先要保證采集數據全面，不應遺漏任何有價值的數據，其次數據要完整但不應重復，同時還要分清重點數據、一般數據和待考數據。面對數據計算的多樣性必須明確數據的取數標準及計算方法。

2.2 電網限電電量計算方法介紹

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

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

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

電網限電電量＝理論電量－發電量－故障電量

此算法提出理論電量的概念，如何正確統計理論電量，下面就以臨澤太陽能發電分公司2017、2018年實測數據為依據具體分析。

2.3 理論電量算法的確定

臨澤太陽能發電分公司位于甘肅省臨澤縣河 西 走 廊 中 部，地 處 東 經 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。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。以下分析所采數據均取自甘肅中電投新能源發電有限責任公司臨澤太陽能發電分公司。

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×光電轉換效率×電池板衰減率。采用測光法對理論電量的統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換效率，電站地處西北，風沙較大，組件不能及時清洗時，對光電轉換效率影響大，導致理論電量不準確；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，光電轉換效率計算不準確，容易造成理論電量偏差。可作為其他算法的輔助。

（2）樣板機法＝單位樣板機發電量×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值，作進一步的對比分析。

選取臨澤太陽能發電公司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

可得出結論，樣板機法計算理論電量更準確，光伏電站應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，既不能選擇轉換效率最高的逆變器，也不能選擇轉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，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平均值，然后根據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電量越接近全部逆變器日均發電量，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+17×天數+……+2×天數+1×天數）/60 d。對全站18臺逆變器60 d的平均出口電量進行統計，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，約占全年天數的六分之一，樣本數據充足；樣本分布在全年各月份，能夠反映各季節發電情況；天氣情況涵蓋各類型，較全面的反映了各類天氣條件下發電情況；求日發電量平均值時剔除最高值與最低值，避免異常數據造成誤差，計算方法具有一定的科學性。根據分析結果，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采用樣板機法計算，當樣板機停機時，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，應考慮不同季節、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。依據理論電量計算出電網限電電量，為光伏電站經濟運行提供可靠數據支撐。