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【深度解析】光伏系統發電量低之組件因素
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  光伏系統安裝之后,用戶***關心就是發電量,因為它直接關系到用戶的投資回報。影響發電量的因素很多,組件、逆變、電纜的質量、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方案、線路設計、施工、電網電壓等等各種因素都有可能。本系列文章將根據實際案例一一探討各種因素。本文主要討論組件因素對系統的影響。

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  一、組件灰塵影響

  對于長時間運行的光伏發電系統,面板積塵對其影響不可小覷。面板表面的灰塵具有反射、散射和吸收太陽輻射的作用,可降低太陽的透過率,造成面板接收到的太陽輻射減少,輸出功率也隨之減小,其作用與灰塵累積厚度成正比。

  【深度解析】光伏系統發電量低之組件因素

  1、溫度影響

  目前光伏電站較多使用硅基太陽電池組件,該組件對溫度十分敏感,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。組件被遮擋后會誘發其背后的接線盒內的旁路保護元件啟動,組件串中高達9A左右的直流電流會瞬間加載到旁路器件上,接線盒內將產生100多度的高溫,這種高溫短期內對電池板和接線盒均影響甚微,但如果陰影影響不消除而長期存在的話,將嚴重影響到接線盒和電池板的使用壽命。行業新聞報道中,經常出現接線盒被燒毀,遮擋就是罪魁禍首之一。

  太陽電池組件中某些電池單片的電流、電壓發生了變化。其結果使太陽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生了局部溫升。太陽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局部發熱,這種現象叫“熱斑效應”。當熱板效應達到一定程度,組件上的焊點熔化并毀壞柵線,從而導致整個太陽電池組件的報廢。據行業給出的數據顯示,熱斑效應使太陽電池組件的實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,會對光線產生遮擋,吸收和反射等作用。

  其中***主要是對光的遮擋作用,影響光伏電池板對光的吸收,從而影響光伏發電效率。灰塵沉積在電池板組件受光面,首先會使電池板表面透光率下降;其次會使部分光線的入射角度發生改變,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,當濕潤的酸性或堿性灰塵附在玻璃蓋板表面時,玻璃表面就會慢慢被侵蝕,從而在表面形成坑坑洼洼的現象,導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,實際到達光伏電池表面的能量減小,導致光伏電池發電量減小。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。而且灰塵本身也會吸附灰塵,一旦有了初始灰塵存在,就會導致更多的灰塵累積,加速了光伏電池發電量的衰減。

  二、組件衰減

  PID效應(PotentialInducedDegradation)全稱為電勢誘導衰減。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)、開路電壓、短路電流減少;減少太陽能電站的輸出功率,減少發電量,減少太陽能發電站的電站收益。

  為了抑制PID效應,組件廠家從材料、結構等方面做了大量的工作并取得了一定的進展;如采用抗PID材料、防PID電池和封裝技術等。有科學家做過實驗,已經衰減的電池組件在100℃左右的溫度下烘干100小時以后,由PID引起的衰減現象消失了。實踐證明,組件PID現象是可逆的。PID問題的防治更多的是從逆變器端進行,一是采用負極接地方法,消除組件負極對地的負壓;通過提升組件的電壓,讓所有的組件對地都實現正電壓,可以有效地消除PID現象。

  三、如何從逆變器端檢測組件

  組串監控技術就是在逆變器組件輸入端,安裝電流傳感器和電壓檢測裝置,檢測到每個組串的電壓和電流值,通過分析每個組串的電壓和電流,從而判斷各組串運行情況是否明顯正常,若有異常則及時顯示告警代碼,并精確定位異常組串。并能將故障記錄上傳至監控系統,便于運維人員及時發現故障。

  組串監控技術雖然增加了一點點成本,這對于整個光伏系統仍然微不足道,但是起的作用卻很大:

  (1)及時發現組件早期問題,組件灰塵、裂片、組件劃傷、熱斑等問題,前期并不明顯,但通過檢測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。及時處理,避免更大的損失。

  (2)當系統發生故障時,不需要專業人員現場檢測,就能夠快速判斷故障類型,精確定位哪一路組串,運維人員及時解決,***大程度減少損失。

  組串監測系統圖如下:

  【深度解析】光伏系統發電量低之組件因素

  四、組件清洗

  【深度解析】光伏系統發電量低之組件因素

  人工清洗

  人工清洗是***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、人力成本高,存在人身安全隱患。

  人工干洗組件:人工干洗是采用長柄絨拖布配合專用洗塵劑進行清洗,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,能夠增強清洗工具吸塵去污能力,有效地避免在清掃時的灰塵沙粒飛揚。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生變形隱裂的問題。壓縮空氣吹掃是通過專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。這種方式效率低,且存在灰塵高速摩擦組件的問題,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上(或水管上)的噴頭向光伏組件表面噴水沖刷,從而達到清洗的目的,壓力一般不超過0.4MPa,這種清洗方式優于人工干洗,清洗效率高一些,但用水量較大。但水壓過大會造成光伏組件電池片的隱裂,導致大面積短路會造成發電效率降低。另外,水洗組件自然風干后,在組件表面會形成水漬,形成微型陰影遮擋,影響發電效率。冬季使用高壓水槍產生的冰層會嚴重弱化組件的光學效應,北方地區尤為顯著。

  自動清洗

  半自動清洗:目前該類設備以工程車輛為載體改裝為主,設備功率大、效率比較高,清洗工作對組件壓力一致性好,不會對組件產生不均衡的壓力,造成組件隱裂。清洗可采取清掃和水洗兩種模式,該方式對水資源的依賴性較低,但對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。

  自動清洗方式是將清洗裝置安裝在光伏組件陣列上,通過程序控制電機的轉動實現裝置對光伏組件的自動清洗。這種清洗方式成本高昂,設計復雜。國內已有智能清掃機器人,其方式是電站每排光伏組件安裝一臺清掃機器人,自動定期清掃,無人值守。地勢平坦的光伏電站可以采用。


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