光伏电站生产运行指标体系

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北京木联能软件技术有限公司

2012年10月

光伏电站生产运行指标体系

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1 范围

本体系对PV系统中与能源有关的性能参数进行监测及说明，基于监测数据，提出了生产运行指标及算法。这些生产运行指标用来对PV电站的运行情况进行评价，主要包括倾斜面辐射量、方阵输出、逆变器的输入和输出、能量损耗、上网电量、设备运行参数。

2 测量参数

表1给出测量参数。其他指标参数可用数据采集系统软件从实时测量数据计算得到。所有辅助系统消耗的功率认为是PV电站的损耗，不认为是负载。

表1 实时监测参数

参数 气象数据 环境温度 环境湿度 露点温度 风速 风向 辐照度 日照小时数 天气情况 汇流箱 总电流 总功率 总电压 北京木联能软件技术有限公司

符号 Tam RHa Tdp Sw Dw G Hs Ss IA PA UA - 1 -

单位 ℃ % ℃ m/s ° W/m2 h A kW V http://www.mlnsoft.net

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电流1 电流2 …… 功率1 功率2 …… 逆变器 PV输入电压 PV输入电流 PV输入功率 Uab三相电压 Ubc三相电压 Uca三相电压 ia三相电流 ib三相电流 ic三相电流 有功功率 无功功率 日发电量 总发电量 总减排CO2 减排温度 机内温度 关口表 正向有功电度 反向有功电度 正向无功电度 反向无功电度 北京木联能软件技术有限公司

i1 i2 …… p1 p2 …… Uin Iin Pin Uab Ubc Uca Ia Ib Ic Pec A A …… kW kW …… V A kW V V V A A A kW kW kW˙h kW˙h kg ℃ ℃ kW˙h kW˙h kW˙h kW˙h - 2 -

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Qec Eday Eall -CO2 Trb Tiv Epp Erp Epq Erq 光伏电站生产运行指标体系

a 辐照度指方阵平面内的辐射强度，定义为入射在水平面上单位面积上直接辐射加散射的辐射功率。 b 除特殊规定要求，或如果光伏方阵处于极端工作条件的情况下，风速参数是非强制性的。 3 监测方法 3.1辐射强度测量

记录方阵水平面内的辐射强度数据，用于PV系统的性能分析，也可与其他地点的标准气象数据进行比较。

辐射强度传感器的精度，包括信号处理的精度，应优于其读数的5% 。

3.2大气环境温度测量

采用温度传感器。大气温度传感器的精度，包括信号处理的精度，应优于1K。

3.3风速测量

风速传感器放置在高处和能代表方阵环境的位置，当风速≤5m/s时，其精度优于0.5m/s；当风速≥5m/s时，其精度应优于其读数的10% 。

3.4电压和电流测量

电压、电流参数包括直流和交流，其传感器的精度，包括信号处理的精度，应优于其读数的1% 。

3.5功率测量

功率参数包括直流和交流。逆变器的直流输入功率使用直流功率表精确测

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量直流功率，交流功率使用能记录功率因素和谐波失真的功率传感器进行测量。功率传感器精度，包括信号处理的精度，应优于其读数的2% 。

3.6数据采集系统

为了监测，使用一个自动数据采集系统。监测系统的总精度按GB/T 20513-2006/IEC 61724:1998附录A给出的校准方法确定。监测系统采用商品化的硬件和带有合适的用户手册文件的软件，可获得技术支持。

3.7采样间隔

气象数据有关的参数的采样间隔为不小于300s；汇流箱有关的参数的采样间隔为不小于300s；逆变器有关的参数的采样间隔为不小于300s。在规定的监测时段内，所有参数连续测量。

3.8数据处理运算

每个测量参数的采样数据用时间加权平均。最大或最小值和特别关注的瞬态值根据需要来确定。对于积分功率传感器，用求和后的采样数据除以记录间隔r。

3.9记录间隔r

对每一个参数处理数据值按15分钟记录。对每个记录间隔，测量时段结束时，应记录时间和日期。时间始终是指当地标准时间。

3.10监测时段

监测时段足够长，可获得能代表环境条件的运行数据，同时可为计算生产运行各指标服务。

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4 数据格式

数据格式采用单记录格式，即在给定记录间隔的所有数据被列成一行，此种格式有利于直观检验，尤其是如果和固定域宽度结合应用，其后每个参数的所有数据在单个垂直行中列出。

数据FS时间FS G FS Tam FS Vst FS IA等。

每个域被域分隔符（FS）分隔，分隔符（FS）可以用逗号（ASCⅡ44），或任意的制表符（ASCⅡ9）。

5 数据质量检验

在对所有数据进行详细分析之前，检查所有记录数据的一致性和间隙，以识别出明显的异常。基于一致的参数特性，确定每一个记录参数的合理范围，确定参数最大和最小允许值及连续数据点之间的最大变化量。对超出这个范围的数据，或与其他数据不一致时，不包括在随后的指标分析中。

数据质量检验的结果包括下列内容： 1）超范围的所有数据点清单；

2）在记录时段内，对监测数据监测实效性MA的持续时间已经记录和检查过。

6 指标体系

不同结构的和在不同地区的PV系统，可通过计算其规范化的系统性能参数，如等价发电时、损耗、方阵效率及逆变器效率，能容易的进行比较。等价发电时是经方阵额定功率规范化的能量值。方阵效率是经方阵面积规范化的值。逆变器效率是逆变器在监测时段内运行情况的数值反映。损耗用等价发电时之间的差异来反映。指标体系见表2。

指标体系中各指标为日指标，反映PV系统日运行情况。

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表2 指标体系

指标 电量指标 PV系统输出总能量 符号 EAC 单位 kW˙h h kW˙h h kW˙h/m2 h kW˙h kW˙h % % % h h % % % 最终PV系统等价发电时 Y FPV方阵产出能量 PV方阵等价发电时 PV方阵倾斜面辐射量 标准等价发电时 理论发电量 上网电量 效率指标 方阵平均效率 逆变器转换效率 性能比 能耗指标 PV方阵吸收损耗 系统损耗 运行指标 计划停运系数 非计划停运系数 运行系数 EA YA HT YR EEq Amean INV PR LC LS POF UOF SF 北京木联能软件技术有限公司 - 6 - http://www.mlnsoft.net

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6.1电量指标

（1）PV系统输出总能量

EACEday

式中Eday表示逐日采集的逆变器数据中参数“日发电量Eday”。EAC单位为kW˙h。

对于每个独立的PV系统，EAC反映此系统输出的电量，等于监测得到的系统提供给箱式变输入侧的能量。 （2）最终PV系统等价发电时

最终PV系统等价发电时表示监测到的PV系统每日每kW方阵提供给箱式变输入侧的能量。

YFEAC/P0

EAC为PV系统输出总能量，单位：kW˙h。P0表示PV系统峰瓦功率，为

各电池组件峰瓦功率之和，即每个电池组件按额定功率运行时，PV系统的总功率，单位：kW。

这个等价发电时表示每日的小时数，单位为h，相当于PV系统以额定输出功率P0需要工作的小时数。 （3）PV方阵产出能量

PV方阵产出能量EA表示PV方阵中电池组件每日输出的直流电量，单位kW˙h，等于监测到的PV方阵提供给PV系统的能量。

EAday（Pinr）

符号day表示按日的求和。Pinr表示记录间隔内PV方阵中电池组件输出的直流电量，忽略电池组件到逆变器的线损，Pin为监测到的逆变器参数中的“PV输入功率”。

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（4）PV方阵等价发电时

PV方阵等价发电时表示监测到的PV方阵每日每kW方阵提供给PV系统的能量。

YAEA/P0

EA为PV方阵产出能量，单位：kW˙h。P0表示PV系统峰瓦功率，为各电池组件峰瓦功率之和，即每个电池组件按额定功率运行时，PV系统的总功率，单位：kW。

这个等价发电时表示每日的小时数，单位为h，相当于PV方阵以额定输出功率P0运行需要工作的小时数。

（5）PV方阵倾斜面辐射量

PV方阵倾斜面辐射量HT为PV方阵电池组件单位面积所接收的辐射量，产生的能量等于监测到的入射到PV方阵的能量，单位kW˙h/m2。

HTday(HT,rr)

HT,rr表示记录间隔内PV方阵内倾斜面单位符号day表示按日的求和。

面积上接收到的辐射量，为倾斜面上直接辐射量、倾斜面上散射辐射量与倾斜面上反射辐射量之和。

倾斜面上辐射量的计算基于采集到的水平面辐射数据，即基于监测到的气象参数“辐照度”计算。

（6）标准等价发电时

标准等价发电时YR由PV方阵倾斜面日总辐射量除以电池组件标准辐射强度GSTC得到，即

YRHT/GSTC

这个等价发电时表示每日的小时数，单位为h，相当于标准辐照情况下电池组件产生等量辐射量所需要的小时数，即峰值日照小时数，产生的能量等于监测到的入射到PV方阵的能量。电池组件标准辐射强度GSTC为1kW/m2。

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（7）理论发电量

理论发电量E指标表示入射到PV方阵中的太阳辐射由电池组件转化的最大电量。理论发电量与电池组件的转化效率有重要关系。电池组件转化效率，直接影响理论发电量的大小。

EHTA

式中：HT为PV方阵倾斜面上的辐射量，为电池组件铭牌上的转换效率，

A为PV方阵电池组件的有效面积，表示温度修正系数。电池组件受温度影响

较大，温度升高，电池组件的转换效率降低，输出的电量将会减小。

对于多晶硅，(1(T-25)0.4% )，其中T为太阳电池组件温度，单位℃。 （8）上网电量

上网电量Eq指电网从PV系统吸收的电量，可将其提供给电网内各负载使用。

t1与t2时段内的上网电量等于监测到的时段内所有时刻的“正向有功电度”之和。当正向有功电度为累加值时，t1与t2时段内的上网电量等于两个时刻累加的正向有功电度的差值。

6.2效率指标

（1）方阵平均效率

方阵平均效率表示PV方阵的平均能量转换效率，即PV方阵输出到PV系统的能量与入射到PV方阵内的能量之比。该效率表示PV方阵转换能量的能力，数值高，表示PV方阵转换能量的能力强，在其他设备无故障情况下，由PV方阵提供给整个系统的能量多。

在记录时段内，方阵平均效率定义为：

AmeanEA/(AHT)

EA为时段内PV方阵的输出能量，单位：kW˙h。A为PV方阵的有效面

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积，单位：m2，HT为时段PV方阵倾斜面辐射量，单位：kW˙h/m2。 （2）逆变器转换效率

逆变器转换效率表示逆变器将直流电量转换为交流电量的转换效率，反映逆变器转换能量的能力，数值为逆变器输出侧功率与输入侧功率之比。数值高，表示逆变器转换能量的能力强，由PV系统提供给箱式变输入侧的能量多。

INVP输出/P输入

P输出基于逆变器的交流输出功率Pec计算，等于监测到的逆变器参数中的“有

功功率”，单位：kW；P输入基于逆变器的直流输入功率Pin计算，等于监测到的逆变器参数中的“PV输入功率”，单位：kW。 （3）性能比

性能比表示系统方阵由于方阵温度、辐照的不完全利用、系统部件失效或故障引起方阵额定输出损失而引起的综合影响，反映记录时段内从电池组件到箱式变输入侧的整个PV系统各设备的整体运行情况，数值等于最终PV系统等价发电时与标准等价发电时之比。

PRYF/YR

6.3能耗指标

能耗指标由等价发电时的差值计算得到，单位为h，表示被消耗的能量以方阵额定功率P0运行所需要的时间量。 （1）PV方阵吸收损耗

光伏方阵损耗是记录时段内光伏方阵能量转换时的能量损失等效时。主要包含两大类，一是温度引起的损耗，二是杂项损失，主要包括连线损失、低辐射损失、遮挡损失、电池板表面污损、角度损失、MPPT跟踪损失、辐射量测量错误、频谱损失等，集中反映为输入到PV方阵内的能量与PV方阵输送到逆变器的能量的差值。

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LCYRYA

（2）系统损耗

系统损耗主要反映记录时段内逆变器的转换损失，即PV方阵输入到逆变器的能量与PV系统输入到箱式变输入侧的能量的差值。用以下公式计算：

LSYAYF

系统损耗越小，表示经逆变器损失的能量越小。

6.4运行指标

运行指标是设备的运行情况的直观反映，包括设备故障、检修、计划停机等各种运行情况。指标包括计划停运系数、非计划停运系数、运行系数。 （1）计划停运系数（POF）

计划停运状态指设备因处于计划检修或维护而停运的状态。计划停运系数表示设备计划停运的小时数占整个统计期间小时数的百分比。

POF计划停运小时100%统计期间小时

其中计划停运小时指PV系统处于计划停运状态的小时数。 （2）非计划停运系数（UOF）

非计划停运指PV系统不可用而又不是计划停运的状态，等于处于非计划停运的小时数占整个统计期间小时数的百分比。

UOF非计划停运小时100%统计期间小时

其中非计划停运小时指PV系统处于非计划停运状态的小时数。 （3）运行系数（SF）

设备运行指PV系统在电气上处于联接到电力系统的状态，或虽未联接到电力系统但可以正常发电的状态。运行系数表示设备正常运行的小时数占统计期间小时数的百分比。

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SF运行小时100%统计期间小时

其中运行是指运行小时指PV系统处于发电状态的小时数。

7参考文献

GB/T 20513-2006/IEC 61724:1998 光伏系统性能检测 测量、数据交换和分析导则。

Gradual Reduction of PV Generator Yield due to Pollution 2nd World Conference on Photovoltaic Solar Energy Conversion, Vienna, Austria, 1998.

IEA PVPS Task 2 Performance, Reliability and Analysis of Photovoltaic Systems

QX/T 89-2008 太阳能资源评估方法。

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