影響光伏系統(tǒng)發(fā)電量的因素
作者： 發(fā)布時(shí)間：2018-04-13
光伏系統(tǒng)安裝之后，用戶(hù)最關(guān)心就是發(fā)電量，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到用戶(hù)的投資回報(bào)。影響發(fā)電量的因素很多，組件、逆變、電纜的質(zhì)量、安裝朝向方位角、傾斜角度、灰塵、陰影遮擋、組件和逆變器配比系統(tǒng)方案、線路設(shè)計(jì)、施工、電網(wǎng)電壓等等各種因素都有可能。本系列文章將根據(jù)實(shí)際案例一一探討各種因素。本文主要討論組件因素對(duì)系統(tǒng)的影響。
1、組件灰塵影響
對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)，面板積塵對(duì)其影響不可小覷。面板表面的灰塵具有反射、散射和吸收太陽(yáng)輻射的作用，可降低太陽(yáng)的透過(guò)率，造成面板接收到的太陽(yáng)輻射減少，輸出功率也隨之減小，其作用與灰塵累積厚度成正比。
(1)溫度影響
目前光伏電站較多使用硅基太陽(yáng)電池組件，該組件對(duì)溫度十分敏感，隨灰塵在組件表面的積累，增大了光伏組件的傳熱熱阻，成為光伏組件上的隔熱層，影響其散熱。組件被遮擋后會(huì)誘發(fā)其背后的接線盒內(nèi)的旁路保護(hù)元件啟動(dòng)，組件串中高達(dá)9A左右的直流電流會(huì)瞬間加載到旁路器件上，接線盒內(nèi)將產(chǎn)生100多度的高溫，這種高溫短期內(nèi)對(duì)電池板和接線盒均影響甚微，但如果陰影影響不消除而長(zhǎng)期存在的話(huà)，將嚴(yán)重影響到接線盒和電池板的使用壽命。行業(yè)新聞報(bào)道中，經(jīng)常出現(xiàn)接線盒被燒毀，遮擋就是罪魁禍?zhǔn)字弧?
太陽(yáng)電池組件中某些電池單片的電流、電壓發(fā)生了變化。其結(jié)果使太陽(yáng)電池組件局部電流與電壓之積增大，從而在這些電池組件上產(chǎn)生了局部溫升。太陽(yáng)電池組件中某些電池單片本身缺陷也可能使組件在工作時(shí)局部發(fā)熱，這種現(xiàn)象叫“熱斑效應(yīng)”。當(dāng)熱板效應(yīng)達(dá)到一定程度，組件上的焊點(diǎn)熔化并毀壞柵線，從而導(dǎo)致整個(gè)太陽(yáng)電池組件的報(bào)廢。據(jù)行業(yè)給出的數(shù)據(jù)顯示，熱斑效應(yīng)使太陽(yáng)電池組件的實(shí)際使用壽命至少減少10%。
(2)遮擋影響
灰塵附著在電池板表面，會(huì)對(duì)光線產(chǎn)生遮擋，吸收和反射等作用。
其中最主要是對(duì)光的遮擋作用，影響光伏電池板對(duì)光的吸收，從而影響光伏發(fā)電效率?；覊m沉積在電池板組件受光面，首先會(huì)使電池板表面透光率下降;其次會(huì)使部分光線的入射角度發(fā)生改變，造成光線在玻璃蓋板中不均勻傳播。有研究顯示在相同條件下，清潔的電池板組件與積灰組件相比，其輸出功率要高出至少5%，且積灰量越高，組件輸出性能下降越大。
(3)腐蝕影響
光伏面板表面大多為玻璃材質(zhì)，當(dāng)濕潤(rùn)的酸性或堿性灰塵附在玻璃蓋板表面時(shí)，玻璃表面就會(huì)慢慢被侵蝕，從而在表面形成坑坑洼洼的現(xiàn)象，導(dǎo)致光線在蓋板表面形成漫反射，在玻璃中的傳播均勻性受到破壞。光伏組件蓋板越粗糙，折射光的能量越小，實(shí)際到達(dá)光伏電池表面的能量減小，導(dǎo)致光伏電池發(fā)電量減小。并且粗糙的、帶有粘合性殘留物的黏滯表面比更光滑的表面更容易積累灰塵。而且灰塵本身也會(huì)吸附灰塵，一旦有了初始灰塵存在，就會(huì)導(dǎo)致更多的灰塵累積，加速了光伏電池發(fā)電量的衰減。
2、組件衰減
PID效應(yīng)(PotentialInducedDegradation)全稱(chēng)為電勢(shì)誘導(dǎo)衰減。PID直接危害就是大量電荷聚集在電池片表面，使電池表面鈍化。PID效應(yīng)的危害使得電池組件的功率急劇衰減;使得電池組件的填充因子(FF)、開(kāi)路電壓、短路電流減少;減少太陽(yáng)能電站的輸出功率，減少發(fā)電量，減少太陽(yáng)能發(fā)電站的電站收益。
為了抑制PID效應(yīng)，組件廠家從材料、結(jié)構(gòu)等方面做了大量的工作并取得了一定的進(jìn)展;如采用抗PID材料、防PID電池和封裝技術(shù)等。有科學(xué)家做過(guò)實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)衰減的電池組件在100℃左右的溫度下烘干100小時(shí)以后，由PID引起的衰減現(xiàn)象消失了。實(shí)踐證明，組件PID現(xiàn)象是可逆的。PID問(wèn)題的防治更多的是從逆變器端進(jìn)行，一是采用負(fù)極接地方法，消除組件負(fù)極對(duì)地的負(fù)壓;通過(guò)提升組件的電壓，讓所有的組件對(duì)地都實(shí)現(xiàn)正電壓，可以有效地消除PID現(xiàn)象。
3、如何從逆變器端檢測(cè)組件
組串監(jiān)控技術(shù)就是在逆變器組件輸入端，安裝電流傳感器和電壓檢測(cè)裝置，檢測(cè)到每個(gè)組串的電壓和電流值，通過(guò)分析每個(gè)組串的電壓和電流，從而判斷各組串運(yùn)行情況是否明顯正常，若有異常則及時(shí)顯示告警代碼，并精確定位異常組串。并能將故障記錄上傳至監(jiān)控系統(tǒng)，便于運(yùn)維人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。
組串監(jiān)控技術(shù)雖然增加了一點(diǎn)點(diǎn)成本，這對(duì)于整個(gè)光伏系統(tǒng)仍然微不足道，但是起的作用卻很大：
(1)及時(shí)發(fā)現(xiàn)組件早期問(wèn)題，組件灰塵、裂片、組件劃傷、熱斑等問(wèn)題，前期并不明顯，但通過(guò)檢測(cè)相鄰組串間電流和電壓的差別，就可以分析組串是否有故障。及時(shí)處理，避免更大的損失。
(2)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，不需要專(zhuān)業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，就能夠快速判斷故障類(lèi)型，精確定位哪一路組串，運(yùn)維人員及時(shí)解決，最大程度減少損失。
組串監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖如下：
4、組件清洗
(1)人工清洗
人工清洗是最原始的組件清洗方式，完全依靠人力完成。這種清洗方式工作效率低、清洗周期長(zhǎng)、人力成本高，存在人身安全隱患。
人工干洗組件：人工干洗是采用長(zhǎng)柄絨拖布配合專(zhuān)用洗塵劑進(jìn)行清洗，使用的油性靜電吸塵劑。主要利用靜電吸附原理，具有吸附灰塵和沙粒的作用，能夠增強(qiáng)清洗工具吸塵去污能力，有效地避免在清掃時(shí)的灰塵沙粒飛揚(yáng)。由于完全依靠人力，存在表面殘留物較多、組件由受力不均可能產(chǎn)生變形隱裂的問(wèn)題。壓縮空氣吹掃是通過(guò)專(zhuān)用裝置吹出壓縮空氣清除組件表面的灰塵，用于水資源匱乏的地區(qū)。這種方式效率低，且存在灰塵高速摩擦組件的問(wèn)題，目前很少有電站使用。
人工水洗組件：人工水洗是以接在水車(chē)上(或水管上)的噴頭向光伏組件表面噴水沖刷，從而達(dá)到清洗的目的，壓力一般不超過(guò)0.4MPa，這種清洗方式優(yōu)于人工干洗，清洗效率高一些，但用水量較大。但水壓過(guò)大會(huì)造成光伏組件電池片的隱裂，導(dǎo)致大面積短路會(huì)造成發(fā)電效率降低。另外，水洗組件自然風(fēng)干后，在組件表面會(huì)形成水漬，形成微型陰影遮擋，影響發(fā)電效率。冬季使用高壓水槍產(chǎn)生的冰層會(huì)嚴(yán)重弱化組件的光學(xué)效應(yīng)，北方地區(qū)尤為顯著。
(2)自動(dòng)清洗
半自動(dòng)清洗，目前該類(lèi)設(shè)備以工程車(chē)輛為載體改裝為主，設(shè)備功率大、效率比較高，清洗工作對(duì)組件壓力一致性好，不會(huì)對(duì)組件產(chǎn)生不均衡的壓力，造成組件隱裂。清洗可采取清掃和水洗兩種模式，該方式對(duì)水資源的依賴(lài)性較低，但對(duì)光伏組件陣列的高度、寬度、陣列間路面狀況的要求較為苛刻。
自動(dòng)清洗方式是將清洗裝置安裝在光伏組件陣列上，通過(guò)程序控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)裝置對(duì)光伏組件的自動(dòng)清洗。這種清洗方式成本高昂，設(shè)計(jì)復(fù)雜。國(guó)內(nèi)已有智能清掃機(jī)器人，其方式是電站每排光伏組件安裝一臺(tái)清掃機(jī)器人，自動(dòng)定期清掃，無(wú)人值守。地勢(shì)平坦的光伏電站可以采用。
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