光伏發電系統按容量的大小可分為小型、中型和大型發電系統，小型的戶用型系統一般安裝在居民家庭的自有屋頂，容量一般為3kW-10kW不等，由光伏組件、組串式逆變器、交直流電纜和併網配電箱等組成，其系統結構較為簡單，而中大型的光伏電站結構則複雜的多，通常由光伏組件、直流匯流箱、集中逆變器、箱式變壓器、高壓開關櫃、主變壓器、交直流電纜、外送高壓線路等組成，容量一般為MW級別。不同類型的發電系統由於其設備組成、佈置方式和設備數量上存在區別，那麼系統效率(或稱為PR)也會存在一定的差異。
目前大型電站的系統效率平均為80%左右(由於電站質量的不同，據相關文獻記載，首年系統效率範圍從75%-84%不等)，損耗主要由光伏方陣的吸收損耗、低壓和高壓線纜損耗、逆變器及變壓器設備損耗等組成，而戶用光伏發電系統由於設備較少、線纜長度較短，在無陰影遮擋損失的情況下，系統效率可比同地區地面電站高4-10%。
本文以無錫地區為例，採用Meteonorm7.1對戶用光伏和大型地面電站的發電量進行研究對比。
1. 項目仿真
案例1 斜坡屋頂
戶用坡屋頂主要由主附樓組成，坡角為22°，屋面朝向正南。根據光伏設計規範，冬至日上午9時到下午15時光伏組件前後左右無陰影遮擋，經過計算後，得到圖1所示組件佈置三維模型，光伏組件共16塊，均順坡佈置，裝機容量為4.24kW。
圖1 斜屋頂南坡面組件佈置三維示意圖
組件、逆變器、交直流電纜長度和截面積等信息參考表1。
▼表1 戶用項目信息
根據PVsyst6.70模擬得到，該坡屋面發電系統的首年發電系統效率為83.3%。
▼表2
案例2 戶用平屋頂
平屋頂四周均無陰影遮擋，組件橫向安裝，其安裝傾角為22度。
▼表3 戶用項目信息
圖2 平屋頂組件佈置示意圖
根據PVsyst模擬得到，戶用平屋面系統的首年發電系統效率為83.3%。
▼表4
案例3 地面電站項目
組件縱向雙排安裝，根據冬至日上午9時至下午15時無陰影遮擋的前後間距為5.5米，組件系統為容量588kW，使用一臺集中式逆變器，共7個匯流箱。
▼表5 地面電站項目信息
▼表6
2. 簡要分析
1)斜坡面系統：因為組件順坡佈置，和屋面距離10cm，對組件的散熱會帶來一定影響，根據模擬結果，產生溫升損失約6.1%，組串逆變器的損耗(轉換效率及MPPT損失)平均為3%。首年系統效率為83.3%。具體參考表7所列舉的主要損耗項目。
2)平屋頂系統：因為組件存在一定的安裝傾角，組件的溫升損失下降到約3.6%，組串逆變器的損耗為3%，前後陰影遮擋損失為2.6%，首年系統效率為83.3%。
3)大型地面電站：組件前後遮擋損失較大，約3.6%，組件輸出經過匯流箱一級匯流，到達逆變器直流側二級匯流，直流線損則相對偏大，由於組串數量較多，需要增加電流電壓失配損失。逆變器輸出到併網點的交流線路較長，交流線損會有一定的增加。相對於戶用系統，地面電站的設備故障率較高，如匯流箱、逆變器故障損失率為0.3%-0.5%(模擬取0.5%)。首年系統效率為79.3%，和戶用系統效率相差4 %左右。
▼表7 主要損耗值對比
實際上，對於平屋頂戶用項目，如果單排佈置，則表7中陰影遮擋損失可以接近0，這樣平屋頂項目的系統效率可達86%;而同時，對於表7中地面電站，一般35kV集電線路和送出線路的線損根據項目不同在1-3%，最終系統效率可低至76%。因此，質量良好、運維正常的戶用電站的發電量比相應的地面電站發電小時可能高出13%。
說明：
1.本文中的系統效率，為慣用說法，準確說法應為“系統性能比”，英文縮寫PR;
2.不同地點、不同項目的系統效率有差異;
3.因本次建模採用的逆變器型號為2014/2015年產品，產品效率低於目前主流產品。
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