十多年前，筆者設(shè)計鳥巢太陽能光伏系統(tǒng)時，預(yù)測了光伏發(fā)電量。但建成后實際發(fā)電量遠沒有達到預(yù)期，百思不得其解！

圖1 國家體育場——“鳥巢”100kW光伏電站

在今年的全國建筑物電氣裝置標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會第四屆第一次會議上，北京建筑大學(xué)李英姿教授的報告揭開了謎底，根據(jù)李教授的研究和測試，筆者整理了相關(guān)數(shù)據(jù)、圖表，分享給大家。

1、預(yù)測值與實測值的偏差

北京建筑大學(xué)建設(shè)了一座5.6kW光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的光伏電站，用于教學(xué)、研究。自2012年建成以來，采集大量的有用數(shù)據(jù)，培養(yǎng)了一批又一批學(xué)生和有用之才。表1是該系統(tǒng)的預(yù)測值和實測值，Meteonorm是瑞典的數(shù)據(jù)，NASA是美國國家航空航天局的數(shù)據(jù)，GB 50797是我國的《光伏發(fā)電站設(shè)計規(guī)范》2012版規(guī)范，“氣象統(tǒng)計”是我國氣象部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，實測值是李教授及其團隊2013年~2016年實測數(shù)據(jù)的平均值。

表1預(yù)測值與實測值的偏差

由表1可以得出，由于太陽能輻射量采集數(shù)據(jù)站點比較有限，數(shù)據(jù)量不足，都存在一定程度的誤差，其中GB 50797誤差最大，實際發(fā)電量偏差高達109.3%；瑞典數(shù)據(jù)采集點相對較多，其誤差相對較小，盡管如此，偏差也高達三分之一。

2、誤差分析

準(zhǔn)確的光伏系統(tǒng)的發(fā)電量預(yù)測應(yīng)該逐日分析，當(dāng)然這樣工作量非常之大。表2是北京西城區(qū)北京建筑大學(xué)逐月太陽能輻射量和該光伏并網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)電量的預(yù)測值和實測值的對比，表中實測值為2013~2016年各月份的平均值。

表2太陽能輻射量和該光伏并網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)電量的預(yù)測值和實測值

圖2 太陽能輻射量與實測值

由表2和圖2可知：

1）一年中各月份太陽能輻射量明顯高于實測值，表明各機構(gòu)的數(shù)值都存在比較大的誤差，尤其GB 50797誤差最大，已經(jīng)不能起到準(zhǔn)確預(yù)測發(fā)電量的作用。

2）瑞典的Meteonorm數(shù)據(jù)相對接近實測值，4月~7月的春夏季誤差較大。

3）各機構(gòu)的數(shù)值均呈現(xiàn)夏季數(shù)值明顯高于冬季、春季次之、秋季再次之的現(xiàn)象。而實測值并不明顯遵循該規(guī)律，各月份總體相對均衡。

圖3 光伏系統(tǒng)年發(fā)電量的預(yù)測值和實測值

因此，由于太陽能輻射量與實測值存在較大的偏差，必然導(dǎo)致預(yù)測的光伏系統(tǒng)發(fā)電量也存在很大的偏差。因為，光伏系統(tǒng)的發(fā)電量按下式計算：

式中：HA——水平面太陽能總輻照量（kW·h/m2，峰值小時數(shù)）；

Ep——上網(wǎng)發(fā)電量（kW·h）；

Es——標(biāo)準(zhǔn)條件下的輻照度（常數(shù)＝1kW·h/m2）；

PAZ——組件安裝容量（kWp）；

A――為組件安裝面積（m2）；
ηi――組件轉(zhuǎn)換效率（％）；

K——綜合效率系數(shù)。綜合效率系數(shù)K包括：光伏組件類型修正系數(shù)、光伏方陣的傾角、方位角修正系數(shù)、光伏發(fā)電系統(tǒng)可用率、光照利用率、逆變器效率、集電線路損耗、升壓變壓器損耗、光伏組件表面污染修正系數(shù)、光伏組件轉(zhuǎn)換效率修正系數(shù)。

由表2和圖3可知，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)預(yù)測的發(fā)電量普遍高于實際值，預(yù)測值不準(zhǔn)確，他們的區(qū)別在于誤差的大小而已。而且，逐月預(yù)測值與實測值尚無規(guī)律可言，暫時無法修正，有待積累更多的數(shù)據(jù)和進一步的研究！

本文中的數(shù)據(jù)根據(jù)李教授學(xué)術(shù)報告整理而成。感謝李教授持續(xù)性的研究！