第十五章新能源
第一节概 述
一、本章主要设计规范及手册
《电力工程电气设计手册电气一次部分》★★★★★GB50797-2012《光伏发电站设计规范》★★GB/T19964-2012《光伏电站接入电力系统技术规定》★GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》★
二、真题考点分布（总计8题）
考点1发电量计算（共1题）：第一题考点2电池组件串联数量（共1题）：第二题 考点3无功补偿容量（共2题）：第三、四题考点4并网点要求（共1题）：第五题考点5功率变化（共1题）：第六题考点6低电压穿越（共1题）：第七题考点7动态无功电流（共1题）：第八题
第二节 历年真题详解
一、考点1发电量计算
【2014年下午题1~4】某地区计划建设一座40MW并网型光伏电站，分成40个1MW发电单元，经过逆变、升压、汇流后，由4条汇集线路接至35kV配电装置，再经1台主变压 器升压至110kV，通过一回110kV线路接入电网.接线示意图见下图.
》》第一题[光伏发电量]1.电池组件安装角度为32°时，光伏组件效率为87.64%，低压汇流及逆变器效率为96%，接受的水平太阳能总辐射量为1584kWh/m”，综合效率系数为0.7，计算该电站年发电量应为下列哪项数值？
（A）55529MWh (B）44 352MWh(C）60 826MWh （D）37315MWh
【答案】
【解答过程】
一、补充知识一光伏组件光电转换效率
（一）光电转换效率定义
光伏组件光电转换效率是指标准测试条件下（AM1.5、组件温度25C、辐照度1000W/m²）光伏组件最大输出功率与照射在该组件上的太阳光功率的比值.
（二）光电转换效率的确定
光伏组件光电转换效率由通过国家资质认定（CMA）的第三方检测实验室，按照GB/T6495.1一1996《光伏器件第1部分：光伏电流一电压特性的测量》规定的方法测试，必要时可根据GB/T6495.4-1996《晶体硅光伏器件的I一V实测特性的温度和辐射度的修正方法》的规定做温度和辐照度的修正.
计算公式为
组件面积×1000W/m² ×100%
其中：组件面积为光伏组件含边框在内的面积.
批量生产的光伏组件必须通过经中国国家认证认可监督管理委员会批准的认证机构认证，且每块单体组件产品实际功率与标称功率的偏差不得高于2%.几种常用标准规格晶体硅组件光电转换效率对应峰值功率技术指标见下表，
电池片尺寸 电池片 15.5%转化效率 16%转化效率 16.5%转化效率 17%转化效率对材料类型 (mm×mm） 数量 对应组件峰值 功率（W） 对应组件峰值 功率（W） 对应组件峰值 功率（W） 应组件峰值功 率（W）156x156 60 255 - 270多品硅 156×156 72 305 325 1156×156 60 260 - 275单晶硅 156×156 72 315 - 330
二、补充知识二 光伏组件衰减率
（一）光伏组件衰减率定义
光伏组件衰减率是指光伏组件运行一段时间后，在标准测试条件下（AM1.5、组件温度25℃、辐照度1000W/m²）最大输出功率与投产运行初始最大输出功率的比值.
（二）光伏组件衰减率的确定
光伏组件衰减率的确定可采用加速老化测试方法、实地比对验证方法或其他有效方法.加速老化测试方法是利用环境试验箱模拟户外实际运行时的辐照度、温度、湿度等环境条件，并对相关参数进行加倍或者加严等控制、以实现较短时间内加速组件老化衰减的目的.加速老化测试完成后，要在标准测试条件下对试验组件进行功率测试，依据衰减率公式判定得出光伏组件发电性能的衰减率.
由国家资质认定（CMA）的第三方检测实验室，按照GB/T6495.1一1996规定的方法，测试 实地比对方法是自组件投产运行之日起，根据项目装机容量抽取足够数量的组件样品，其初始最大输出功率后，与同批次生产的其他组件安装在同一环境下正常运行发电，运行之日起一年后再次测量其最大输出功率.将前后两次最大输出功率进行对比，依据衰减率计算公式，判定得出光伏组件发电性能的衰减率，
计算公式为
三、补充知识三发电量计算
（一）理论发电量
根据所选工程代表年最佳倾斜面上各月平均太阳总辐射量可得出本工程月及年峰值日照小时数.
将太阳能电池组件所在平面上某段时间中能接收到的太阳辐射量转换为1000W/m2条件下的等效小时数，称峰值日照小时数.
若太阳能电池组件在1h中接收到的太阳辐射量为1MJ/m²，由以上峰值日照小时定义，可得
故若太阳能电池组件在1h中接收到的太阳辐射量为1MJ/m²，则其在1000W/m2条件下的等效小时数为1/3.6h，由于太阳能电池组件的峰值功率均在1000W/m²条件下标定，因此采用峰值日照小时数乘以光伏电站的装机容量即为光伏电站的最大理论发电量.
某30MW光伏电站电池组件阵列峰值日照小时数及发电量统计见表1.
表1
某30MW光伏电站电池组件陈列峰值目照小时数及发电量统计表
多年月平均辐射量 多年月平均峰值日照小时数 月发电量月份 [MI/ (nm² m) ] （h） (10kWh)1月 266.90 74.14 222.412月 265.32 73.70 221.103月 383.07 106.41 319.224月 418.31 116.20 348.595月 448.61 124.61 373.846月 7月 435.98 552.05 121.10 153.35 363.31 460.048月 530.67 147.41 442.239月 411.69 114.36 343.0810月 413.88 114.97 344.9011月 331.80 92.17 276.5012月 295.07 81.96 245.89合计 4753.33 1320.37 3961.11
经计算，得出本类光伏电站电池阵列年理论发电量为3961.11万kWh.年峰值日照小时数为1320.37h，每日的峰值日照小时数为3.6h.
（二）逐年理论发电量
光伏电站的逐年理论发电量为光伏电站逐年最大理论发电量乘太阳电池组件逐年的衰减系数.
某30MW光伏电站电池组件阵列逐年理论发电量统计见表2.
某30MW光伏电站电池组件阵列逐年理论发电量统计表
表2
年 组件衰减系数（%） 逐年理论发电量（10kWph）第1年 97.50 3862.08第2年 千96.80育 3834.35第3年 95.92 3799.57第4年 95.05 94.19 3765.11第5年 第6年 3730.96 3697.12第7年 92.49 3663.59
注册电气工程师专业考试历年真题解析（发输变电专业）（2020年版）
续表
年 组件衰减系数（%） 逐年理论发电量（10kWph）第8年 5916 3630.36第9年 90.82 3597.43第10年 00°06 3564.81第11年 89.29 3536.95第12年 88.59 3509.31第13年 87.90 3481.88第14年 87.21 3454.67第15年 86.53 3427.67第16年 85.86 3400.88第17年 85.19 3374.31第18年 84.52 3347.94第19年 83.86 3321.77第20年 83:20 3295.81第21年 82.55 3270.06第22年 81.91 3244.50第23年 第24年 81.27 3219.14第25年 80.63 80.00 3193.993169.03
（三）光伏发电系统效率分析
并网光伏发电系统的能量转换主要包括能量来源环节、能量转化环节和能量输出环节等.上述各环节中均存在不同的能量损失.能量来源环节的主要损失为不可利用的太阳辐射损失（包括早晚阴影遮挡引起的损失及光线通过玻璃的反射、折射损失）灰尘积雪退挡损失等. 能量转化环节的主要损失为由于电池组件质量缺陷或者不匹配造成的损失、温度影响损失等.能量输出环节的主要损失为欧姆损失（直流、交流线路，保护二极管，线缆接头等）、逆变器效率损失、变压器效率损失以及系统故障及维护损耗等.
根据某电站当地的太阳能资源特点和气候特征，并结合各实验区总体设计方案，分析得到的各项损失如下：
（1）不可利用的太阳辐射损耗：4.5%（2）灰尘遮挡损耗：1.0%.（4）温度影响损耗：2.2%. （3）电池板质量缺陷或不匹配造成的损耗：3.5% 帆教育（5）直流电缆损耗：2.5%.（6）防反二极管及线缆接头损耗：1.0%（7）交流线路损耗：1.5%.（8）逆变器损耗：3.0%.
