業(yè)主投資建設(shè)光伏電站，首先考慮的是收益，這時需要計算組件的LCOE，即度電成本，也可以理解為單位發(fā)電量成本。其中影響LCOE的最重要的因素是光伏組件的年發(fā)電量。因此，在選擇組件建設(shè)電站時，首先需要評估出組件的發(fā)電能力。通常，在兩個階段會涉及到年發(fā)電量的評估：一個是在電站建設(shè)前的可研階段，一個是電站交付或交易環(huán)節(jié)。
可研階段
此時通常采用下面計算方法：
年發(fā)電量=系統(tǒng)額定輸出功率×年平均等效日照小時數(shù)×365×系統(tǒng)效率
從該計算公式，該發(fā)電量的評估方法比較粗略，我們很容易發(fā)現(xiàn)該計算模型的不足之處。該模型的前提是組件的功率輸出和光強，溫度關(guān)系完全線性，并且光譜一直都是AM1.5光譜。而實際情況是這些條件是一直在變化的，光伏組件并不是一直工作在STC（1000W.m-2, 25oC，AM1.5光譜）條件，除了功率和溫度可以說對線性組件是線性關(guān)系外，另外兩個前提都是不成立的。另外，系統(tǒng)效率中的各種損失比例通常采用的是經(jīng)驗值，所以上述模型計算出來的年發(fā)電量和實際輸出會有所出入。
電站交付和交易環(huán)節(jié)
在這個環(huán)節(jié)，業(yè)主或買家通常會委托第三方來做盡職調(diào)查，其中就包含年發(fā)電量評估。通過比較模擬理論值與實際測量發(fā)電量值之間的差異，可以反應(yīng)電站的真實運營情況和薄弱環(huán)節(jié)。第三方在做評估時，通常會用到一些專業(yè)的發(fā)電量模擬仿真軟件，例如PVSyst。
利用PVSyst進行發(fā)電量評估時主要需要以下參數(shù)
氣象數(shù)據(jù)
發(fā)電量計算首先需要選擇一年的氣象數(shù)據(jù)。PVSyst自帶部分地區(qū)歷史年的氣象數(shù)據(jù)，也可以從其他網(wǎng)站進行購買，特別是近年的數(shù)據(jù)都需要額外購買。另外，還可以通過電站現(xiàn)場安裝氣象監(jiān)控設(shè)備自行采集，設(shè)備的精度和監(jiān)控規(guī)范要滿足IEC 61724和IEC 61853-4的要求。
PAN File
組件發(fā)電量主要和入射光強和組件溫度有關(guān)，因此需要知道組件不同輻照度，溫度和不同入射角度下性能的表現(xiàn)，描述組件這種性能的數(shù)據(jù)包，即PAN File，可以按照IEC 61853-1,-2進行測試獲得。其中不同入射角效應(yīng)（IAM或者AOI）是用來修正組件在不同入射角時的實際入射光強，IEC 61853-3介紹了如何進行不同傾角度的光強修正。
光譜修正
發(fā)電量計算是基于組件在STC條件時的功率，而實際戶外條件，光譜是受空氣質(zhì)量影響的，因此需要對實際入射光強進行光譜修正。IEC 61853-2介紹了如何測量組件的光譜響應(yīng)數(shù)據(jù)。IEC 61853-3介紹了如何利用光譜響應(yīng)數(shù)據(jù)進行光強修正。目前PVSyst該項是可選項，并且只有幾個默認(rèn)模型可選擇。
Uc, Uv，即組件的熱性能損失影響參數(shù)
組件的戶外工作條件是一直變化的，因此組件的實際工作溫度也一直在變化。但是通過Uc，Uv，只要知道了當(dāng)時的光強和風(fēng)速，就可以計算出組件的實時工作溫度。Uc和光照相關(guān)，Uv和風(fēng)速相關(guān).該因子可以按照IEC 61853-2的NMOT測試方法獲得，這也是組件測量NMOT的意思所在。IEC 61853-3也給出了工作溫度的計算方法。不同的組件，不同的Uc, Uv, 目前利用PVSyst評估通常是采用默認(rèn)值。
組件衰減
包括首年衰減和之后的每年衰減，當(dāng)一個電站已經(jīng)運營有一段時間后進行交易時，這時為了評估準(zhǔn)確，需要重新抽樣測量組件當(dāng)前已經(jīng)發(fā)生的衰減。
各種損失參數(shù)
例如灰塵遮擋，線阻損耗等
故障分析，不可利用率
通過上面的比較分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)電量的影響因素是非常多的。只有充分考慮各個因素的影響，才能提高發(fā)電量分析的準(zhǔn)確性。另外，除了PVSyst這樣的專業(yè)軟件可以用來做發(fā)電量計算外，已經(jīng)有相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61853系列發(fā)布，指導(dǎo)行業(yè)對發(fā)電量進行更專業(yè)細(xì)致的分析，TüV南德可以在這方面給客戶提供協(xié)助和支持，下面是IEC 61853標(biāo)準(zhǔn)里的發(fā)電量計算流程圖1。
圖1. IEC 61853發(fā)電量計算流程
TüV南德每年都會給客戶提供大量的盡職調(diào)查，其中發(fā)電量模擬分析是客戶的必選項。但是我們發(fā)現(xiàn)，還是有很多光伏組件并沒有PAN File或者上文提到的那些技術(shù)參數(shù)，組件制造商只能提供一些基本參數(shù)，或者數(shù)據(jù)直接來源于產(chǎn)品的規(guī)格書，這讓分析結(jié)果變得不是那么可靠。而對那些開拓美國市場的組件制造商來說，提供專業(yè)的PAN File用來做發(fā)電量分析早已經(jīng)是行業(yè)共知。
生成PAN File需要提供哪些參數(shù)？請參見下表1
在PVSyst數(shù)據(jù)庫里注冊PAN File時，PVSyst會提供一個申請表格讓申請方填寫，下表中對填寫內(nèi)容進行了羅列，這些內(nèi)容會大部分體現(xiàn)在”Definition of a PV Module”界面中。用戶也可以選擇不在數(shù)據(jù)庫中列名。同時，下表中也列舉了根據(jù)IEC 61853進行更精確的發(fā)電量計算時需要的額外參數(shù)。
表1.PVSyst中PAN File所需參數(shù) Vs IEC 61853發(fā)電量分析所需參數(shù)
上表中紅色字體標(biāo)注的參數(shù)都是需要通過實驗室測量獲得，TüV南德?lián)碛懈鞣N高精度高準(zhǔn)確性的測量設(shè)備，可以快速及時的給客戶提供可靠的數(shù)據(jù)。其中太陽能模擬器既有10ms短脈沖也有120ms的長脈沖，可以滿足不同類型電池的測試需求。同時每臺模擬器都配置一體化的溫度控制箱，可以對組件溫度進行精確的控制，和以前環(huán)境箱加熱后自然降溫的測試方法相比，溫度系數(shù)測量結(jié)果有明顯改善。另外，實驗室配置高精度的光譜響應(yīng)測試和自主開發(fā)的IAM不同入射角度測量系統(tǒng)，可以全方位的提供PAN File所需參數(shù)。在進行雙面組件測量時，也完全滿足 IEC 60904-1-2對設(shè)備和方法的測試要求。早在2017年，TüV南德就給中來雙面組件提供了PAN File的全套測試，并協(xié)助中來進行了PVSyst的數(shù)據(jù)庫列名。近幾年，TüV南德的實驗室也持續(xù)給各家制造商提供相關(guān)服務(wù)，像隆基，阿特斯。
關(guān)于TüV南德智慧能源
TüV南德深耕中國光伏及智慧能源十年多，具有豐富的檢測認(rèn)證經(jīng)驗，能夠從原材料到系統(tǒng)終端的全產(chǎn)業(yè)鏈，提供一站式、多市場的技術(shù)解決方案。TüV南德積極參與光伏及智慧能源領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定，為廣大企業(yè)提供檢測認(rèn)證技術(shù)服務(wù)，并在上海、南京、揚州、常州、無錫、深圳，北京，天津，海南等地?fù)碛卸嗉遥ê献鳎y試中心以及近百位技術(shù)專家，是全球領(lǐng)先的光伏和智慧能源產(chǎn)品認(rèn)證與測試服務(wù)解決方案供應(yīng)商。
