王斯成:关于路线图中“能效比”(PR)指标的建议意见

作者:光伏协会    浏览:12    发布时间:2019-1-11 17:13:51

近期,研究员、高级工程师、太阳能应用专家、可再生能源学会理事、中国新能源标准委员会理事、中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会副理事长、国家发展和改革委员会宏观经济研究院研究员、国务院政府特殊津贴专家王斯成发表了《关于路线图中“能效比”(PR)指标的建议意见》。《意见》指出,PR值是国际通用的光伏系统质量评价指标,也是领跑者计划中必不可少的考核项,因此建议在路线图中保留PR值。详情如下:

1、IEC61724-1对于普通PR(PerformanceRatio)有着明确的定义:

PR=(Eac/P0)/(H/G)=光伏等效利用小时数/峰值日照时数

还可以写成:Eac/(P0H/G)=实发电量/应发电量(比值,无量纲)

Eac/(P0H/G):运行周期交流发电量(kWh)

P0:光伏系统直流标称功率(光伏组件标称功率之和,单位:kW)

H:运行周期光伏方阵面辐射量(kWh/m2)

G:标准测试条件辐照度,等于1kW/m2

PR的物理意义是光伏系统的能量效率(kWh/kWh),运行测试周期一般为一年。

IEC61724-1还给出了标准PRSTC,利用最大功率相对温度系数对普通PR进行温度修正,修正到标准测试条件(25°C)。

2、PR值与LCOE(平准化度电成本)并不是线性相关,就是说PR值高不代表LCOE一定低,例如:将10MW光伏组件平铺在地面安装,或者朝向东安装,发电量会比按照一定倾角向南安装的光伏系统低很多,因为方阵面接收到的辐射量低了,因此度电成本很高,效益很差。然而,这样的系统PR值有可能很高,尽管发电量低了,但方阵面接收到的辐射量也低了,比值可不一定低。所以说,有了高的PR值,度电成本却不一定低。反过来讲,PR值低,不代表发电量就低,更不代表LCOE就高。西藏资源条件好,kW发电量高,LCOE一定低,但质量不注意,PR值也有可能很低;提高容配比和采用太阳跟踪器,能够有效提高系统发电量,降低LCOE,但却不能提高PR,也不是提高PR的手段。

3、由于不同地区环境温度不同,温升损失也不同,因此普通PR只能用于比较同一地区的光伏系统质量,不能用于比较不同地区的光伏系统质量,也不能用于不同季节短期测试的PR值的比较。标准PRSTC消除了温升损失,因此对于不同地区的光伏系统和不同季节短期测试的PR值也具有可比性。温升损失不但受环境温度的影响,也同光伏电池的种类相关,普通晶硅电池的功率温度系数大约在-0.40%~-0.45%,NOCT45度时,温升损失大约在8%~9%;HJT和薄膜电池的功率温度系数大约在-0.20%~-0.25%,NOCT45度时,温升损失大约在4%~5%。

4、PR是判定光伏系统质量好坏的指标,仅限于判定系统运行期间的可靠性和运行期间各个环节的效率,与kW发电量和系统经济性没有直接关系。影响PR的因素包括:光谱失配、遮挡、积尘污渍、反射损失、逆变器启动阀值、组件性能衰降、串并联失配、温升损失(标准PRSTC温升损失等于零)、直流线损、MPPT效率、逆变器效率、变压器效率、交流线损、设备故障检修、弃光限电等,PR值还可以用上述15个效率项的乘积求出,例如(普通PR按照平均温度损失6%计算):

PR=0.995x0.98x0.98x0.996x0.998x0.98x0.99x0.94x0.97x0.99x0.99x0.99x0.99x0.99x0.95=0.759

PRSTC=0.995x0.98x0.98x0.996x0.998x0.98x0.99x0.97x0.99x0.99x0.99x0.99x0.99x0.95=0.808

提高PR的有效手段是提高产品质量,减少衰降,注意通风散热,减少故障,减少系统各个环节的损失,减少弃光,加强维护清洗等。

5、PR值并不一定随着时间的推移而提高,如果严把质量关,现在就可以实现0.85的PR值,如果不注意质量,2025年可能也就只有0.75。

建议如下:

1、PR值是国际通用的光伏系统质量评价指标,也是领跑者计划中必不可少的考核项,因此建议在路线图中保留PR值。PR值的趋势也可以从低到高(虽然比较勉强),意味着大家对于系统质量的重视程度逐年提高;

2、由于中国地域辽阔,环境温度南北差异很大,不同品种的光伏电池的功率温度系数也不同,温升损失的变化幅度非常大,而温度损失又是整个效率链中影响最大的环节,用一条普通PR曲线来预测发展趋势并不科学。建议(1)只给出标准PRSTC的一条发展趋势曲线。或者:(2)按照正常工作温度NOCT45°C(暂不考虑不同地域环境温度的差异),给出普通晶硅PR和低温度系数PR值的2条发展趋势曲线(2者大约相差4%)。

3、虽然国标GB/T20513-2006将PR直译成“性能比”,含义模糊。由于PR的物理意义是“能量效率”,建议中文采用“能效比”(kWh/kWh),也有别于逆变器和变压器的电气效率(kW/kW),也不建议采用领跑者计划中对于PR的称呼“系统效率”(IEC对于系统效率-systemefficiency另有定义);

4、在给出PR路线图趋势图的下方,建议给出本意见中PR的定义和公式。