光伏电站理论电量计算方法探析

邓 煜，王盛甲

（甘肃中电投新能源发电有限责任公司，甘肃 兰州 730050）

1 引言

电网限电电量是指受电网传输通道、消纳能力、安全运行需要等因素影响，光伏电站可能发而未能发出的电量。电网限电电量作为光伏电站的重要指标，其计算方法尤为重要，而理论电量的正确统计正是计算电网限电电量的关键。因此，对理论电量的计算方法进行分析非常必要。

2 统计方法的确定

2.1 光伏电站数据统计概述

光伏电站统计数据众多，统计数据的科学、精确是服务企业决策和生产经营分析的基本依据。如何能够做到真实、准确、全面、及时的反映公司的生产经营状况和发展工作成效，需要在数据采集源头上下足功夫。首先要保证采集数据全面，不应遗漏任何有价值的数据，其次数据要完整但不应重复，同时还要分清重点数据、一般数据和待考数据。面对数据计算的多样性必须明确数据的取数标准及计算方法。

2.2 电网限电电量计算方法介绍

电网限电电量作为光伏电站的重要指标，是统计分析的重要依据。电网限电电量是指受电网传输通道、消纳能力、安全运行需要等因素影响，可能发而未能发出的电量，即：

电网限电电量＝（不限电时电站光照强度对应的电站输出有功功率－限电时电站输出有功功率）×电网限电累计时间

由于光伏电站电网负荷调整频繁，限电时的输出功率和限电时间变化频繁，统计量大，不便于操作，故而目前多采用以下方法计算电网限电电量。

电网限电电量＝理论电量－发电量－故障电量

此算法提出理论电量的概念，如何正确统计理论电量，下面就以临泽太阳能发电分公司2017、2018年实测数据为依据具体分析。

2.3 理论电量算法的确定

临泽太阳能发电分公司位于甘肃省临泽县河 西 走 廊 中 部，地 处 东 经 99°51'～100°30'、北 纬38°57'～39°42'之间，属大陆性荒漠草原气候，夏季炎热，冬季寒冷。多年平均气温 8.0 ℃，年均降水量113.1 mm。临泽县年太阳辐射总量为6 133 MJ/m2，属光热资源相对比较丰富地区。电站为集中式安装，总装机容量9 MWp，选用18台容量为 500 kW的逆变器，组件采用235 Wp多晶硅太阳能板，选用固定支架35°倾角安装，辐照仪安装在子阵中间无遮挡处。以下分析所采数据均取自甘肃中电投新能源发电有限责任公司临泽太阳能发电分公司。

理论电量计算目前常用测光法、样板机法。

（1）测光法＝太阳辐射总量×电池板总面积×光电转换效率×电池板衰减率。采用测光法对理论电量的统计受以下几个方面的制约。一方面，电池组件的清洁程度直接影响光电转换效率，电站地处西北，风沙较大，组件不能及时清洗时，对光电转换效率影响大，导致理论电量不准确；另一方面，电站地处西北，冬季光伏板覆冰、覆雪几率高，在冰雪消融过程中，光电转换效率计算不准确，容易造成理论电量偏差。可作为其他算法的辅助。

（2）样板机法＝单位样板机发电量×电池板总面积。采用样板机法计算理论电量，会受到样板机因检修、故障或停机时影响，无法算出全场理论电量，但可以和测光法相互配合计算。

2种方法，哪种算法更准确，更接近实际，下面通过选取具体数值，作进一步的对比分析。

选取临泽太阳能发电公司2018年四个季度中，随机抽选不限电的一天，包括阴天、晴天、多云天进行比对，可看出样板机法和测光法理论功率与实际功率曲线对比趋势如图1～4。

通过曲线对比，可明显看出，在不限电状态下，样板机法所测功率比测光法所测功率更接近实际功率。

图1 2月份曲线对比趋势图

图3 8月份曲线对比趋势图

图4 11月份曲线对比趋势图

可得出结论，样板机法计算理论电量更准确，光伏电站应采用样板机法计算理论电量。

2.4 样板机的选择

样板机的选择对样板机法计算理论电量尤为重要。在选择样板机时，既不能选择转换效率最高的逆变器，也不能选择转换效率最低的逆变器，要选择能反映平均值的逆变器作为样板机，才能保证理论电量最接近实际。以下就样板机的选择进行具体分析。

样板机要从所有逆变器中选取，对各种天气，不限电情况时的发电量进行比较。本次选取未限电的60天为样本。样本分布在1月至12月内，涵盖了晴、多云、阴、小雨、浮尘等各类天气，样本分布情况与天气分布情况分别见表1、表2。

表1 2017年各月份样本分布情况表

表2 各天气情况样本分布情况表

统计出18台逆变器的日出口电量，去掉1个最高值与1个最低值后求出算数平均值，然后根据各台逆变器日出口电量与平均出口电量之差的绝对值进行排名，差值最小排第1，差值最大排第18。然后规定第1名得分18、第2名得分17、第3名得分16，以此类推。最后计算60个样本下全站18台逆变器得分期望值，得分期望值越高则表示该逆变器日发电量越接近全部逆变器日均发电量，更适合作为样板机。得分期望值计算公式：得分期望值=（18×天数+17×天数+……+2×天数+1×天数）/60 d。对全站18台逆变器60 d的平均出口电量进行统计，按照“得分期望值公式”的方法进行计算，各逆变器得分期望及期望排名见表3。

表3 各逆变器得分期望及期望排名表

本次选取了60 d作为样本，约占全年天数的六分之一，样本数据充足；样本分布在全年各月份，能够反映各季节发电情况；天气情况涵盖各类型，较全面的反映了各类天气条件下发电情况；求日发电量平均值时剔除最高值与最低值，避免异常数据造成误差，计算方法具有一定的科学性。根据分析结果，选取4号子阵B逆变器作为样板机，能够较好反映全站理论电量。

3 结论

综上所述，采用样板机法比测光法所测功率更接近实际，光伏电站理论电量应采用样板机法计算，当样板机停机时，可采用测光法计算全站理论电量作为参考。电场人员进行样板机的选择，应考虑不同季节、不同天气下各逆变器出口电量，选定典型样板机、计算出更加准确的理论电量。依据理论电量计算出电网限电电量，为光伏电站经济运行提供可靠数据支撑。