此文是為了幫行業(yè)小伙伴們對(duì)雙面光伏系統(tǒng)的線損STC定義、動(dòng)態(tài)線損仿真兩者之間建立正確的認(rèn)識(shí)，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(dòng)態(tài)線損是不是也是如此呢？下面我們來(lái)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(cè)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(guò)指定電纜材質(zhì)、截面積、長(zhǎng)度等參數(shù)，由軟件自動(dòng)計(jì)算等效電阻及對(duì)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(lái)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(zhǎng)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(guò)程中，軟件會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)輻照與環(huán)境溫度條件，動(dòng)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(jué)的這一點(diǎn)很重要。
下面我們通過(guò)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(kāi)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(wú)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(jiǎn)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(duì)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%）。
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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(dòng)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(dòng)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(dòng)態(tài)線損的模擬是否考慮正面和背面電流的疊加，通過(guò)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(duì)線損的動(dòng)態(tài)修正，同時(shí)對(duì)比了雙面組件背面增益對(duì)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(guò)驗(yàn)證，PVsyst軟件能夠通過(guò)動(dòng)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(duì)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(cè)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(duì)正面電流按一定的雙面增益系數(shù)（背面增益）進(jìn)行放大。