此文是為了幫行業(yè)小伙伴們對雙面光伏系統(tǒng)的線損STC定義、動態(tài)線損仿真兩者之間建立正確的認(rèn)識，特別是PVsyst仿真軟件的使用，不少伙伴在模擬時(shí)發(fā)現(xiàn)STC線損按正面電流計(jì)算，那全年的動態(tài)線損是不是也是如此呢？下面我們來一探究竟吧。
1.STC線纜損耗率的計(jì)算
在PVsyst軟件中進(jìn)行發(fā)電量仿真時(shí)，需在系統(tǒng)損耗設(shè)置中輸入STC（標(biāo)準(zhǔn)測試條件）下的直流線纜損耗率。用戶可選擇直接輸入預(yù)設(shè)損耗比例，或通過指定電纜材質(zhì)、截面積、長度等參數(shù)，由軟件自動計(jì)算等效電阻及對應(yīng)線損率。
需注意的是，在STC條件的線損計(jì)算中，軟件默認(rèn)以組件正面額定電流為基準(zhǔn)，并未考慮雙面組件背面發(fā)電帶來的電流增益。
例如，某雙面組件功率為660W，正面額定電流為16A，工作電壓為41V。每26塊組件構(gòu)成一個(gè)組串，共36串接入各組串逆變器。組串至逆變器的光伏直流電纜平均長度為120米，電纜截面積為4 mm2，其等效電阻為15.67 mΩ。則可計(jì)算得出電纜壓降為：
該壓降占組串輸出電壓的比例即為線損率：
盡管STC設(shè)定中未包含背面增益，但實(shí)際仿真過程中，軟件會根據(jù)實(shí)時(shí)輻照與環(huán)境溫度條件，動態(tài)地計(jì)算正面與背面電流疊加后的總電流，并據(jù)此修正線損及線損率。 我覺的這一點(diǎn)很重要。
下面我們通過具體的案例進(jìn)行分析。
2.線損仿真分析
為深入分析雙面系統(tǒng)光伏直流線損特性，以某618 kW光伏小子陣為例開展仿真研究。系統(tǒng)選用660W雙面組件，最大功率點(diǎn)電壓為41V。每個(gè)組串由26塊組件構(gòu)成，支架為平單軸跟蹤系統(tǒng)，軸心高度2米。
具體仿真時(shí)分別設(shè)置雙面與單面（背面發(fā)電無效）兩種情景，這樣才能夠找出他們之間的差異，并導(dǎo)出包括正面輻照、背面輻照、線損導(dǎo)致的發(fā)電量損失及陣列輸出電流等關(guān)鍵參數(shù)，時(shí)間分辨率為1小時(shí)。
雙面、單面組件輸出電流，及輻照接收量的大小與其是否具有雙面發(fā)電特性有關(guān)，簡述如下：
- 雙面組件總輻射接收量?=?正面輻射量?+?背面輻射量?×?雙面率
- 單面組件總輻射接收量?=?正面輻射量
- 雙面組件輸出電流?=?正面電流?+?背面電流
- 單面組件輸出電流?=?正面電流
?
理論上雙面組件相對于單面組件的電流增益約等于其輻照接收的有效增益。
模擬后得到如下圖仿真結(jié)果，我們并將雙面組件與單面組件系統(tǒng)的輸出電流比值、雙面組件與單面組件輻射接收量的比值繪制成散點(diǎn)圖，從圖中可知：
- 雙面系統(tǒng)組件輸出電流是正面疊加背面的綜合：在雙面模擬中，因背面增益效應(yīng)，系統(tǒng)接收的總輻照更高，輸出電流顯著大于單面系統(tǒng)，電流增益與輻照增益基本一致（因各散點(diǎn)的重合度大部分為100%）。
-
結(jié)果1：下圖為全年各月的線損值比較，因雙面系統(tǒng)的實(shí)際電流增大，故導(dǎo)致電纜損耗上升。
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結(jié)果2：下面兩幅圖為仿真模擬得到的動態(tài)線損值與理論計(jì)算值的比較，我們發(fā)現(xiàn)兩者的重合度也非常高，與預(yù)期相符，軟件動態(tài)模擬時(shí)考慮了背面電流的增益，從而驗(yàn)證了PVsyst模型的有效性。
3.小結(jié)
文中以PVsyst軟件直流線損的STC計(jì)算為出發(fā)點(diǎn)，為了探究雙面系統(tǒng)全年動態(tài)線損的模擬是否考慮正面和背面電流的疊加，通過比較雙面和單面光伏系統(tǒng)全年仿真結(jié)果，發(fā)現(xiàn)模擬時(shí)軟件已經(jīng)考慮對線損的動態(tài)修正，同時(shí)對比了雙面組件背面增益對系統(tǒng)電流及線損率的影響，可得出以下：
1）STC條件下的線損計(jì)算以正面電流為基準(zhǔn)，未反映雙面系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行特性；
2）通過驗(yàn)證，PVsyst軟件能夠通過動態(tài)電流合成實(shí)現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行線損的準(zhǔn)確模擬，適用于雙面系統(tǒng)的精細(xì)化分析，可為系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
3）對線纜選型的影響：實(shí)際運(yùn)行中，雙面系統(tǒng)因電流增益導(dǎo)致線損率高于單面系統(tǒng)，因此可基于發(fā)電量預(yù)測結(jié)果中的線損仿真值，再次檢驗(yàn)電纜截面選型是否符合設(shè)計(jì)要求?；蛘咴诔醪皆O(shè)計(jì)階段，STC線損的計(jì)算，對正面電流按一定的雙面增益系數(shù)（背面增益）進(jìn)行放大。