如何計算光伏電池組件的總發電量

最近有不少朋友在問：“我建一個光伏電站，到底能收入多少錢”？要回答這個問題确實比較複雜，不能簡單地一概而論。要結合當地的實際情況進行全方位的測算，這是一個非常複雜的過程。為了給大家答疑解惑，下面我就嘗試着用最簡單最容易懂的方式給大家講述，如何來計算總發電量。

可能有很多朋友就會有疑問了，為什麼别人問你他能收入多少錢，而你卻要計算總發電量呢？其實大家都應該知道我們修建光伏電站的收入主要就是通過電池組件所發的電來産生收益。當然這種收益有的是很直觀可以看得見的，有的卻是隻能通過折算的方式來知道我們具體可以收入多少錢。

這還得從我們光伏電站的運行方式說起，光伏電站發的電我們一般有三種去處。第一種是自發自用，第二種是自發自用餘量上網，第三種是全額上網。這三種方式中第一種自發自用它是不直接産生收益的，他的收益直接被我們的生産生活所消耗電能的成本所取代。

這種發電方式要想知道他的收益，就隻能從我們安裝光伏電站以後減少的電費支出中進行折算。第二種自發自用餘量上網的方式也是部分發電量，不直接産生收益也需要通過同樣的方式進行折算。第三種全額上網這種就是很直觀的可以看到我們的實時收益數據。

當我們要進行折算收益的時候，就必須知道我們總共發了多少度電，又用了多少度電，還有多少度電上傳給了國家電網。所以計算光伏組件的總發電量就顯得非常有必要了，下面我就通過我所掌握的理論知識以及經驗進行測算我們光伏電池組件的總發電量。

首先我們要測算光伏組件的總發電量之前，還應該明白一個概念。我們任何設備它都有一個使用壽命，這個使用壽命的時間就是這個設備的生命周期。

我們單晶矽和多晶矽光伏組件的使用壽命大概在30年左右，但按照行業慣例，我們隻計算前25年所發的電量。原因是25年以後電池闆由于各個部件的老化，發電可靠性已經逐漸降低，維護成本呈直線上升，有可能出現發收益不足以抵扣我們維護成本的尴尬情況，也就是我們常說的入不敷出，因此不再具有使用價值。

由于光伏組件長時間在戶外受到風吹、雨淋、日曬，光伏組件不可避免地會出現老化的情況。具體表現為表面玻璃由于氧化和腐蝕的凹凸不平，不再是原來的光滑平整。當光線照射到玻璃上時，必然會産生閃散射和反射作用。

因此光伏組件表面的玻璃透光性降低，會阻擋一部分光線照射到電池片上，電池片接受的光照量減少，必然會減少發電量，影響發電效率。

1. 光伏組件發電效率

根據《光伏發電效率技術規範》GB/T 39857-2021的相關規定：

多晶矽光伏組件的初始發電效率不應低于17%，首年效率衰減率不應高于2.5%，後續年效率衰減率不應高于0.7%；

單晶矽光伏組件的初始發電效率不應低于17.8%，首年效率衰減率不應高于3%，後續年效率衰減率不應高于0.7%；

薄膜光伏組件的初始發電效率不應低于12%，首年效率衰減率不應高于5%，後續年效率衰減率不應高于0.4%；

目前市面上的多晶矽和單晶矽光伏組件發電效率已經做到20%以上，也就是在峰值日照條件下，每平方米的光伏電池發電功率不低于200瓦。有的廠家甚至聲稱已經将光伏電池的發電效率提升到了22%左右。

同樣對光伏組件的衰減廠家也宣傳承諾首年不超過2%，後續每年不超過0.4%，可以連續使用30年，到末期還具備原發電效率85%的發電效率。當然這裡隻是廠家的單方面的說辭，具體怎麼樣還有待時間驗證。在後面的計算中我們還是保守地沿用原來的，隻計算前25年發電量為總電量。在發電效率上可以參考廠家給定的效率參數。

2. 峰值日照時數

我們大多數人都會走入一個誤區，估算發電量時直接用每天光照時長和電池的标稱功率相乘就認為是每天的發電量了。實際上必須要用峰值日照時數和電池的标稱功率相乘才是每天的發電量。

峰值日照時數也可以叫做标準日照時數。标準規定地面标準陽光光譜，采用總輻射的AM1.5标準陽光光譜，地面陽光的總輻射照度規定為1000瓦每平方米，标準溫度規定為25℃。實際上我們的光照條件是随時都在發生變化，不可能一直存在穩定的輻照度為1千瓦每平方米每小時的情況。所以我們要得到峰值日照時數或者說标準日照時數時，就必須經過換算。

下面我就講解一下該如何進行峰值日照時數換算。

①日照時數：當地直接太陽輻照度超為120W／㎡所有時間段的總和，單位為小時（h）。

②峰值日照時數：一段時間内的太陽輻照度累計總量，換算成輻照度為l000W/㎡的光源所持續照射的時長，其單位為小時（h）。

③太陽輻射照度為1000w/㎡的情況下才是峰值日照條件，這個條件是算出峰值日照時數的基礎。

給定地點的峰值日照時數，是通過白天獲得的太陽輻照度累計總量，再除以1000w/㎡得到的。舉個例子。若某地某天的太陽輻照度在太陽輻照度超過120W／㎡的時長為l0h。已知這一天的太陽輻照度累計總量為6000Wh／㎡，則該地日照時數為10h，峰值日照時數為：6000Wh／㎡÷1000 W／㎡=6h。

組件規格書上标注的功率是在“1000W/㎡，25℃，AM 1.5”的STC測試條件測出的标準值，我們稱之為标稱功率。

在實際使用中，組件的功率并不是一個恒定值，它會随着照射在其表面的太陽能輻照度的變化而變化。

①組件輸出功率和太陽能輻照度的關系可以簡單理解為：太陽能輻照度越大，組件輸出功率就越大。

②組件标稱功率是在太陽能輻照度1000W/㎡測試條件下得出的；峰值日照時數也是在太陽能輻照度l000W/㎡下折算下來的。

③組件标稱功率、峰值日照數都建立在“太陽能輻照度為l000W/㎡”的标準之上。所以峰值日照時數可以直觀反映一段時間内當地的發電量水平，而日照時數卻不能。

所以我們一定要走出用日照時數來測算總發電量的誤區，那樣測出來的數據不具有任何參考價值，會直接導緻我們對投資産生收益的誤判。

我們國家太陽能資源總體上呈現為，北方比南方豐富，西北、西南比東南豐富，四川盆地及其周邊部分地區太陽能資源最為貧乏。

經過我的收集和整理，做了一份相對比較靠譜的，全國各個地市的峰值日照時數表，其中，遺憾的是未能收集到台灣地區的資料。表中的數據可以直接作為我們進行總發電量估算時的數據來源。但要進行項目項目精确測算時，還是需要到現場進行實地勘察和測算。

3. 影響總發電量的各種因素

我們在進行總發電量測算時，不能簡單機械地隻參參峰值日照時數。還應該考慮到我們具體環境的特點，也就是我們光伏組件使用環境的具體情況。

（1）安裝方式對總發效率的影響

我們光伏組件的安裝方式按支架的形式可以分為：雙軸支架安裝、單軸支架安裝、固定支架安裝。由于我們測算峰值日照時數時，采集光照數據方式為固定式，所以如果我們采用雙軸支架安裝方式或者單軸支架安裝方式，它的發電效率肯定會高于我們測算的峰值日照時數的數據。

根據研究表明，如果我們采用雙軸支架安裝方式光伏組件的發電效率可以提高20%~30%左右，我們取個中間數25%；如果采用單軸安裝方式，光伏組件的發電效率可以提高10%~20%，我們取個中間數15%。

同樣我們安裝方式中可以将光伏組件安裝在地面，也可以将光伏組件安裝在屋面上。安裝在地面時，如果低于地平面兩米，很容易被各種雜草樹等雜物遮擋，肯定會影響我們的發電效率，因此我們在計算總發電量是對這類安裝在地面高度不超過兩米的場合，它的發電效率隻能取标準功率的85%左右。

如果我們安裝光伏組件的場所，相對比較平坦隻有少數遮擋物，發電效率可以達到取于90%；如果我們的地勢非常平坦，不會受到任何遮擋物的阻礙光照，發電效率取百分之115%；如果我們周圍有大型建築、大山或高層樓房會遮擋我們的光伏組件，發電效率取70%。

如果光伏組件安裝在屋面，由于房屋方位的走向是固定的，所以屋面的環境并不一定是我們最理想的采光環境。平屋頂的采光條件不受房屋方位走向影響。如果斜屋頂房屋是南北走向，則北屋面無法安裝光伏闆，因為發電效率太低，不具備經濟價值。東西走向的斜屋面的發電效率隻有南屋面發電效率的60%~80%左右，取個中間數75%。

綜上，根據安裝方式不同對我們發電效率的影響，進行假定一個對應的發電效率參考系數。具體情況詳見表1-2所示。

表1-2安裝方式對發電效率的影響系數

（2）整個光伏運行系統損耗對發電效率的影響

太陽能光伏發電系統效率影響因素包括∶太陽電池老化效率，交、直流低壓系統損耗及其他設備老化效率，逆變器效率，變壓器及電網損耗效率；參考《光伏發電效率技術規範》GB/T 39857-2021中的相關規定。結合國内外相關工程實際發電情況和經驗系數，各效率系數取值如下∶

①直流電纜損耗∶2%；

②防反二極管及線纜接頭損耗∶1.5%；

③ 電池闆不匹配造成的損耗：4%；

④灰塵遮擋損耗∶2%；

⑤交流線路損耗∶0.8%；

⑥逆變器損耗∶2%;

⑦不可利用的太陽輻射損耗∶1.2%；

⑧系統故障及維護損耗：1%；

⑨變壓器損耗∶3%；

⑩溫度影響損耗∶4%。

經計算分析，系統的綜合效率為81%左右。當然這裡所得出來的數值隻是一個理論計算值，在實際運行中經過我們運維人員對系統的不斷優化、行業技術的不斷進步可能發電效率會得到一定程度的提升。由于市場上光伏系統各種設備質量參差不齊，保守起見我們還是沿用以前的系統效率經驗值。

4. 光伏組件生命周期總發電量測算

由于各個地方的環境不一樣，我們不能進行籠統的測算，隻能具體到某一個地點進行測算，最少也要精确到各個地市行政單位區劃内，這樣得出來的數據才具有一定的參考價值。

以筆者所在的四川省為例，四川盆地是全國太陽能資源最貧乏的地方之一，尤其是成都市周邊地區，幾乎沒有多大利用價值。至少在目前的光伏系統安裝成本前提下，經濟價值不大。

四川省地域遼闊，在四川的西北部、西部和西南部太陽能資源卻非常豐富，在全國範圍内都是比較靠前的。所以四川省可利用太陽能資源主要集中在三洲地區，三州即阿壩州、甘孜州、涼山州。所以如果我們僅僅精确到某一個省級行政區劃嘛，對太陽能資源進行測算，是非常不科學的一種做法。

我們下面就以筆者所在的四川省陽能資源最豐富地區之一的阿壩州進行進行具體測算。阿壩州地處四川西部地區，通過查表可知：緯度31.9°、經度102.22°、 最佳仰角為35°。因為阿壩州是高山高原氣候，雨、雪和霧霾天氣比較少，光照時間長，太陽能資源非常豐富。非常适合建我們的光伏發電站。

通過查詢《全國各省市峰值日照時數查詢》表可知，阿壩州每日的平均峰值光照時數為4.42小時。

則有：全年峰值光照時數=每日平均峰值光照時數×365天=4.42×365=1613.3小時

如果一塊電池闆的生命周期為25年，那麼它的整個生命周期的總峰值日照時時數為：

總峰值光照時數=年峰值光照時數×生命周期=1613.3小時×25年=40332.5小時

假如我們将光伏電站建在地勢開闊，周圍幾乎沒什麼遮擋物的庭院内。安裝光伏組件的方式采用固定式支架進行安裝，安裝光伏組件的環境也可以滿足朝向南面、最佳仰角35°的條件。則影響光伏組件發電效率的安裝方式系數為1，周圍的環境系數為1.15，電池組件生命周期綜合發電效率系數0.81。則可估算出光伏組件在整個生命周期内每瓦電池闆的總發電量。

每瓦發電總量=總峰值光照時數×安裝方式系數×環境系數×綜合發電效率系數÷1000

每瓦發電總量=40332.5小時×1×1.15×0.81÷1000=37.57度（千瓦時）

假如我們的裝機容量為20千瓦，則可以通過上面的方式計算出總的發電量。

總發電量=每瓦總發電量×裝機容量

總發電量=37.57×20×1000=751400度（千瓦時）

當我們知道總發電量以後，就很容易求出我們總收益了。但由于各個地方的标杆上網電價不一樣，各個地方的政府補貼也不一樣，所以還是不能一概而論，需要具體問題具體分析。由于篇幅的問題，今天就不在這裡展開講了。我将在下一篇文章進行具體的講述。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!