【光伏技術講座】（一）發電總體效率取決於哪些因素？

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要穩定運營百萬瓦級光伏電站並提高其盈利能力，“發電運營商”必須具備最低限度的電氣設備知識，並構建和運用合適的光伏發電系統。對於新涉足百萬瓦級光伏電站業務的企業所面臨的一些百萬瓦級光伏電站相關基本技術問題，日本最大的百萬瓦級光伏電站用途功率調節器（PCS）廠商東芝三菱電機產業系統公司（TMEIC）技術人員伊丹卓夫將為您作出解答。

光伏發電系統的總體效率有兩個要素，一個是太陽能電池板本身的轉換（發電）效率，另一個是如何將太陽能電池板所發電力的損失（Loss）降至最低，以將更多的電力輸入電網賣出去。后者取決於太陽能電池板的發電量與在並網接入點輸出的電量之間的差額。這種電量之差被稱為“中間損失”。一般來說，太陽能電池板的轉換效率容易成為關注的焦點，但即便轉換效率低一些，隻要增加電池板的面積及數量，就能獲得相同的發電量。對於百萬瓦級光伏電站的系統設計來說，如何降低所發電力的“中間損失”，這一視點非常重要。

關於太陽能電池板的轉換效率，需要留意的一點是，構成電池板的電池單元（發電元件）的溫度會導致效率下降。尤其是使用結晶硅類單元的電池板，溫度上升會導致轉換效率明顯降低。太陽能電池板的轉換效率是在電池單元溫度為25℃時測量的數值，但電池單元的溫度達到25℃時，周圍的氣溫往往會比之低20℃∼30℃，在日本，隻要不是冬天，就很難達到產品目錄上的轉換效率。

日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）的“大規模光伏發電系統導入指南及輔助工具”稱，“中間損失”高達約20％。引起損失的原因有幾個，首先是布線造成的損失。布線越長，這種損失越大。NEDO的指南稱，PCS之前的直流電布線部分會損失10％，PCS將直流電轉換為交流電時會損失4.3％，從PCS到電網的交流電布線部分會損失1.6％。再加上遠程管理系統及監控設備所需電源等站內負載（2.0％）、PCS機箱內冷卻所需的功耗（1.1％）及PCS的待機功耗（1.6％），中間損失約為20％。順便一提，TMEIC生產的PCS的效率為97％，採用這種PCS時，損失隻有3％。

太陽能電池板產生的電力在逆流入電網賣出之前，會損失20％左右。（出處：由作者根據新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）的“大規模光伏發電系統導入指南及輔助工具”刪改而成）

提高百萬瓦級光伏電站系統總體效率的方法主要有三個，（1）縮短布線、（2）提高太陽能電池板及PCS等發電設備的效率、（3）提高用於並網的升壓變壓器的效率。

要縮短布線，太陽能電池板與PCS的配置十分重要。原因是，這會影響到太陽能電池板到PCS、以及PCS到電網接入點的布線長度。大多數光伏電站都會在鋪設的太陽能電池板正中間配置PCS，並從此處開始一直到電網接入點，均沿著直線進行布線，採用這種設計的原因是因為總布線長度最短。

關於提高升壓變壓器的效率，因這種設備是日本節能法領跑者制度的對象，各公司展開了技術開發競爭，如果光伏電站選擇高效率的產品，損失就會相應減少。從下次開始，介紹通過改進PCS來增加發電量並提高發電效率的內容。（作者：伊丹卓夫，日經能源環境網 供稿）