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業(yè)主投資建設(shè)光伏電站，首先考慮的是收益，這時(shí)需要計(jì)算組件的LCOE，即度電成本，也可以理解為單位發(fā)電量成本。其中影響LCOE的最重要的因素是光伏組件的年發(fā)電量。因此，在選擇組件建設(shè)電站時(shí)，首先需要評(píng)估出組件的發(fā)電能力。通常，在兩個(gè)階段會(huì)涉及到年發(fā)電量的評(píng)估：一個(gè)是在電站建設(shè)前的可研階段，一個(gè)是電站交付或交易環(huán)節(jié)。

可研階段

此時(shí)通常采用下面計(jì)算方法：

年發(fā)電量=系統(tǒng)額定輸出功率×年平均等效日照小時(shí)數(shù)×365×系統(tǒng)效率

從該計(jì)算公式，該發(fā)電量的評(píng)估方法比較粗略，我們很容易發(fā)現(xiàn)該計(jì)算模型的不足之處。該模型的前提是組件的功率輸出和光強(qiáng)，溫度關(guān)系完全線性，并且光譜一直都是AM1.5光譜。而實(shí)際情況是這些條件是一直在變化的，光伏組件并不是一直工作在STC（1000W.m-2, 25oC，AM1.5光譜）條件，除了功率和溫度可以說(shuō)對(duì)線性組件是線性關(guān)系外，另外兩個(gè)前提都是不成立的。另外，系統(tǒng)效率中的各種損失比例通常采用的是經(jīng)驗(yàn)值，所以上述模型計(jì)算出來(lái)的年發(fā)電量和實(shí)際輸出會(huì)有所出入。

電站交付和交易環(huán)節(jié)

在這個(gè)環(huán)節(jié)，業(yè)主或買(mǎi)家通常會(huì)委托第三方來(lái)做盡職調(diào)查，其中就包含年發(fā)電量評(píng)估。通過(guò)比較模擬理論值與實(shí)際測(cè)量發(fā)電量值之間的差異，可以反應(yīng)電站的真實(shí)運(yùn)營(yíng)情況和薄弱環(huán)節(jié)。第三方在做評(píng)估時(shí)，通常會(huì)用到一些專(zhuān)業(yè)的發(fā)電量模擬仿真軟件，例如PVSyst。

利用PVSyst進(jìn)行發(fā)電量評(píng)估時(shí)主要需要以下參數(shù)

氣象數(shù)據(jù)

發(fā)電量計(jì)算首先需要選擇一年的氣象數(shù)據(jù)。PVSyst自帶部分地區(qū)歷史年的氣象數(shù)據(jù)，也可以從其他網(wǎng)站進(jìn)行購(gòu)買(mǎi)，特別是近年的數(shù)據(jù)都需要額外購(gòu)買(mǎi)。另外，還可以通過(guò)電站現(xiàn)場(chǎng)安裝氣象監(jiān)控設(shè)備自行采集，設(shè)備的精度和監(jiān)控規(guī)范要滿足IEC 61724和IEC 61853-4的要求。

PAN File

組件發(fā)電量主要和入射光強(qiáng)和組件溫度有關(guān)，因此需要知道組件不同輻照度，溫度和不同入射角度下性能的表現(xiàn)，描述組件這種性能的數(shù)據(jù)包，即PAN File，可以按照IEC 61853-1,-2進(jìn)行測(cè)試獲得。其中不同入射角效應(yīng)（IAM或者AOI）是用來(lái)修正組件在不同入射角時(shí)的實(shí)際入射光強(qiáng)，IEC 61853-3介紹了如何進(jìn)行不同傾角度的光強(qiáng)修正。

光譜修正

發(fā)電量計(jì)算是基于組件在STC條件時(shí)的功率，而實(shí)際戶外條件，光譜是受空氣質(zhì)量影響的，因此需要對(duì)實(shí)際入射光強(qiáng)進(jìn)行光譜修正。IEC 61853-2介紹了如何測(cè)量組件的光譜響應(yīng)數(shù)據(jù)。IEC 61853-3介紹了如何利用光譜響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行光強(qiáng)修正。目前PVSyst該項(xiàng)是可選項(xiàng)，并且只有幾個(gè)默認(rèn)模型可選擇。

Uc, Uv，即組件的熱性能損失影響參數(shù)

組件的戶外工作條件是一直變化的，因此組件的實(shí)際工作溫度也一直在變化。但是通過(guò)Uc，Uv，只要知道了當(dāng)時(shí)的光強(qiáng)和風(fēng)速，就可以計(jì)算出組件的實(shí)時(shí)工作溫度。Uc和光照相關(guān)，Uv和風(fēng)速相關(guān).該因子可以按照IEC 61853-2的NMOT測(cè)試方法獲得，這也是組件測(cè)量NMOT的意思所在。IEC 61853-3也給出了工作溫度的計(jì)算方法。不同的組件，不同的Uc, Uv, 目前利用PVSyst評(píng)估通常是采用默認(rèn)值。

組件衰減

包括首年衰減和之后的每年衰減，當(dāng)一個(gè)電站已經(jīng)運(yùn)營(yíng)有一段時(shí)間后進(jìn)行交易時(shí)，這時(shí)為了評(píng)估準(zhǔn)確，需要重新抽樣測(cè)量組件當(dāng)前已經(jīng)發(fā)生的衰減。

各種損失參數(shù)

例如灰塵遮擋，線阻損耗等

故障分析，不可利用率

通過(guò)上面的比較分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)電量的影響因素是非常多的。只有充分考慮各個(gè)因素的影響，才能提高發(fā)電量分析的準(zhǔn)確性。另外，除了PVSyst這樣的專(zhuān)業(yè)軟件可以用來(lái)做發(fā)電量計(jì)算外，已經(jīng)有相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61853系列發(fā)布，指導(dǎo)行業(yè)對(duì)發(fā)電量進(jìn)行更專(zhuān)業(yè)細(xì)致的分析，TÜV南德可以在這方面給客戶提供協(xié)助和支持，下面是IEC 61853標(biāo)準(zhǔn)里的發(fā)電量計(jì)算流程圖1。


TÜV南德每年都會(huì)給客戶提供大量的盡職調(diào)查，其中發(fā)電量模擬分析是客戶的必選項(xiàng)。但是我們發(fā)現(xiàn)，還是有很多光伏組件并沒(méi)有PAN File或者上文提到的那些技術(shù)參數(shù)，組件制造商只能提供一些基本參數(shù)，或者數(shù)據(jù)直接來(lái)源于產(chǎn)品的規(guī)格書(shū)，這讓分析結(jié)果變得不是那么可靠。而對(duì)那些開(kāi)拓美國(guó)市場(chǎng)的組件制造商來(lái)說(shuō)，提供專(zhuān)業(yè)的PAN File用來(lái)做發(fā)電量分析早已經(jīng)是行業(yè)共知。

生成PAN File需要提供哪些參數(shù)？請(qǐng)參見(jiàn)下表1

在PVSyst數(shù)據(jù)庫(kù)里注冊(cè)PAN File時(shí)，PVSyst會(huì)提供一個(gè)申請(qǐng)表格讓申請(qǐng)方填寫(xiě)，下表中對(duì)填寫(xiě)內(nèi)容進(jìn)行了羅列，這些內(nèi)容會(huì)大部分體現(xiàn)在”Definition of a PV Module”界面中。用戶也可以選擇不在數(shù)據(jù)庫(kù)中列名。同時(shí)，下表中也列舉了根據(jù)IEC 61853進(jìn)行更精確的發(fā)電量計(jì)算時(shí)需要的額外參數(shù)。


原標(biāo)題：光伏組件發(fā)電量預(yù)估