光伏电站弃光电量计算方法探析

光伏电站弃光电量计算方法探析

李禄伟

国网河南省电力公司许昌供电公司河南许昌461000

摘要:光伏电站发展迅猛，面临着增速放缓的困境，完整采集光伏电站弃光电量数据，控制测量数据的转化，正确计算光伏组件输出的直流功率和光伏电站并网点的交流功率，采用基于最小二乘线性回归方法进行校正更新，确保光伏电站弃光电量计算正确无误。

一、光伏电站发展状况

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。光伏电站利用太阳能、采用特殊材料诸如晶硅板、逆变器等电子元件组成发电体系，与电网相连并向电网输送电力。光伏电站是目前国家鼓励力度最大的绿色电力开发能源项目之一。截止2017年底，中国光伏累计装机达到130.25GW，已经提前并超额完成了“十三五规划目标”。按照目前发展趋势，预计到2020年底，中国光伏累计装机有望达到250GW。我国光伏发电装机目前呈现出新增装机增长速度快、累计装机容量大、分布式光伏装机增长迅猛、光伏电站增速放缓等特点。

二、光伏电站面临的问题

我国光伏电站面临增速放缓的困境，影响行业发展的问题主要有：

一是屋顶资源有限。出于实现较高且较稳定收益率的预期，分布式光伏项目普遍要求屋顶面积大，结构好，承重强，用户用电电价高，用电量大，运营稳定，资信好，这样的屋顶大多都在“金太阳”工程中被利用，因此现有存量较少。优质屋顶资源稀少使得所有者在屋顶租用协商中占据主动，开发商将在项目建设中承担更多的维护成本，也很难再要求业主分享更多的收益及承担更多的责任，这既影响业主投资积极性也影响项目收益。

二是项目融资难。目前分布式光伏主要采用“优先自用，余电上网，全电量补贴”的方式，所以业主最主要的收益来自自用户支付的自用电量电费，这导致项目业主在设计方案时会尽可能多的抵扣高电价用户电量。在这样的情况下，根据目前国家补贴和优惠政策，考虑不同地区资源条件和不同类型用户电价水平，按照20％余电上网进行测算，全国大部分地区由于居民电价较低，发展居民分布式光伏不具备经济性。华东，华北，东北等地区适宜发展一般工商业分布式光伏，内部收益率可超过10％。仅华北及西北部地区适宜发展大工业分布式光伏，但盈利水平也一般。

三是政策配套难。这表现在三个方面，第一地方政府政策实施细则难以确定，如补贴金额一项，各地最终执行效果有很大不确定性；第二，各方责任关系协调一致性有待提高，这需要经验的积累；第三，现有政策对电力用户吸引不足，很多拥有优质屋顶资源的业主缺少参与积极性，导致屋顶资源稀缺。

三、弃光电量的计算

光伏电站弃光电量是指受电网安全运行约束影响，光伏电站可发而未能发出的电量。光伏电站弃光电量计算对数据有一定要求，需满足理论功率计算机弃光电量计算的要求。

（一）数据要求

光伏电站弃光电量计算使用的数据为实时数据和非实时数据，实时数据包括光伏电站实发功率、气象监测数据、开机容量和调度控制指令；非实时数据包括光伏电站基本参数、光伏阵列信息、光伏组件参数等光伏电站的基本信息。所有光伏电站应配备气象监测设备，并向调度机构实时上报辐照强度测量数据和环境测量数据，气象监测设备满足以下要求：

1．气象监测设备测量要素要求：测量要素应包括总辐照度（水平）、法向直射辐照度、散射辐照度、地面平均风速、风向、环境温度。

2．气象监测设备测量误差要求：辐照度的测量误差：不大于±5%;风速的测量误差：不大于±0.5m/s(3m/s～30m/s);风向的测量误差：不大于±5°;环境温度的测量误差：不大于±0.5℃。

3．气象监测设备位置要求：气象监测设备安装位置应具有代表性，原则上应处于全场光伏组件的几何中心，并视实际地形地貌加以调整，可准确反映光伏电站所处区域的太阳能资源特性，满足测量气象要素的误差要求。气象监测设备光感应元件平面以上应无任何障碍物，若不满足，则应与障碍物保持一定距离，避免障碍物的阴影对感应元件的遮挡。不应靠近浅色墙面或其它易于反射阳光的物体，也不应暴露在人工辐射源之下。

4．气象监测设备数量要求：气象监测设备数量的确定应综合考虑光伏电站气候特征、区域范围、装机容量等因素。根据光伏电站的实际情况，应至少配置1套气象监测设备。

5．数据传输要求：光伏电站应上传所有气象监测设备的测量数据，数据采集应满足实时性的要求，数据传输时间间隔不大于5min，宜采用时段内的平均值。

6．数据质量要求：因气象监测设备故障或者传输通道故障等原因造成数据无效或中断，需要在5个工作日内排除故障，恢复有效数据上报。故障期间，可采用光伏电站周边15km范围内其他光伏电站的数据代替；若光伏电站周边15km范围内无其他可用的光伏电站数据，可采用数值天气预报中相关气象数据代替。

（二）理论功率的计算和弃光电量计算

光伏电站的理论功率是指在一定的气象条件和当前设备工况下，光伏电站并网点可输出的最大有功功率值。通常通过对气象监测设备的测量数据进行自回归物理模拟，计算得到理论功率。即采用物理方法将实测水平面辐照强度转换为光伏组件斜面辐照强度，将环境温度转换为板面温度，综合考虑光伏电站的位置、不同光伏组件的特性及安装方式等因素，建立光伏电池的光电转换模型，结合光伏电站的自回归修正数学模型，得到光伏电站的理论功率。

1．测量数据的转化：根据气象监测设备在计算时间的实测水平辐照强度和环境温度，利用以下方法将水平辐照强度转化为光伏组件斜面的有效辐照强度：

四、结语

在确保数据采集准确、计算正确的情况下，应对加强检查与考核，将并网光伏电站弃光电量统计分析纳入调控工作考评体系。对弃光电量统计分析工作按季度进行考评，并根据需要通报有关情况。采用例如基于最小二乘线性回归方法进行校正更新，每年采用非受控时段的光伏电站历史数据对理论功率计算参数值进行校正。光伏电站理论电量可通过统计时段内理论功率积分得到；光伏电站实际电量一般通过并网点计量表直接获取，无法获取时可采用时段内实际功率积分得到。光伏电站的弃光电量等于受控时段理论电量与实际电量的差值，若差值为负，则置为零。

参考文献:

《国家电网公司光伏电站弃光电量计算管理办法》（国网（调/4)450-2014）

《中国节能节电分析报告》中国电力出版社2017年11月