光伏电站发电效率研究

光伏电站发电效率研究

陈立琨

山东电力建设第三工程有限公司        山东    青岛  266000

摘要：随着我国经济高速发展，能耗大幅增加，能源和环境对可持续发展的约束越来越严重，发展可再生能源发电、特别是太阳能光伏发电将成为减少环境污染的重要措施，同时也是保证我国能源供应安全和可持续发展的必然选择。

关键词：光伏；电站；发电效率

随着电力建设行业的不断发展，分布式光伏电站已经成为一种重要的发电设施。但是其在运行过程中会受到自然因素、设备因素等的影响，因此，需要采取相关的措施进行解决，比如，定期维护、合理设计、规范施工以及选择正确的设备型号等，从而提升分布式光伏电站的发电效率。

1光伏并网系统应用现状

1.1全球应用现状

太阳能光伏发电产业自20世纪80年代以来持续高速发展，世界光伏产业已成为当今世界最受关注、增长幅度最快的能源产业之一。进入21世纪以来，世界光伏市场发生了很大变化，开始由主要为边远农村地区和通信设备、气象台站、航标灯等特殊应用领域解决供电问题，逐步向并网发电和与建筑相结合的常规供电方向及商业化应用方向发展。至2010年，全球光伏发电并网装机容量达到15GW，至2030年，全球光伏发电装机容量将达到300GW；至2040年，光伏发电将达到全球发电总量的15%—20%。为了鼓励太阳能的开发和利用，世界各国政府分别积极制定各种优惠政策来推动太阳能光伏发电的发展。

1.2国内应用现状

近年来，得益于欧美光伏市场的拉动，我国太阳能光伏产业发展十分迅速，光伏电池年产量已位居世界第一，连续5年的年增长率超过100%。2007年至今，中国已连续4年光伏电池组件产量居世界首位。2010年，中国光伏电池组件产量已超过全球总产量的50%。而与之相对，作为光伏制造大国，中国的光伏市场发展相对迟缓，甚至可以说严重落后于光伏产业的发展，截至2008年底，中国累计光伏装机量仅为145MW。过去的两年内，随着光伏发电成本下降，中国过程光伏市场的政策也取得了一些重要进展。2013年，我司与上海宝钢节能环保技术有限公司合作，在宁波钢铁厂内，建成20MW厂房屋顶分布式电站，由此拉开了我司跨步光伏发电行业的新篇章。最近几年，我司与上海宝钢节能环保技术有限公司深度合作，先后建成上海梅山钢铁厂20MW厂房屋顶分布式电站、广州JFE钢板厂10MW厂房屋顶分布式电站等电站。

2光伏发电项目发电效率的影响因素分析

影响光伏发电项目发电效益的因素众多，主要可以分为自然因素、设备因素及政策因素等。

2.1自然因素

1）太阳辐射量的影响。太阳电池组件的光电转换效率在一定的情况下，太阳的辐射强度决定了光伏系统的发电量。光伏系统对太阳辐射能量的利用效率仅有10%左右，光伏电站的发电量取决于太阳辐射强度，太阳的辐射强度及光谱特性是随着气象条件的变化而改变的。2）太阳的方向角因素影响。从倾斜面上的太阳辐射总量和太阳辐射的直散分离原理可推断出：倾斜面上的太阳辐射总量是由天空散射量、直接太阳辐射量和地面反射辐射量三部分组成。每天，太阳光照与太阳能光伏电池板之间的角度随时间的变化在不断变化，这也将直接影响组件的功率输出。在黎明时，“组件”的输出功率为零值，随时间推移逐渐上升，并随着太阳入射角的变化，相同纬度的条件下，阵列朝向东方的组件产生的功率将会是朝正南方向的84%。3）温度因素影响。光伏组件的输出功率随着组件温度的升高而相应减小。温度每上升1℃，晶体硅太阳电池的最大输出功率将下降0.04%，开路电压也随之下降0.04%。而短路电流将上升。夏季当太阳光直射光伏组件时，组件内部温度将会达到50一70℃。对多晶硅组件而言，温度的升高将导致组件功率下降至实际功率的90%。4）冬季及降雪的影响。冬季漫长且降雪较多，堆积在电池组件上的厚雪无法自行融化，将使项目发电量大幅降低，甚至直接降为0。因此，降雪成为影响冬季光伏电站收益的重要因素。

2.2设备因素

1）组件匹配及线路因素影响。光伏系统的直流、交流回路的线损要控制在5%以内。为此，设计上要求采用导电性能好的导线，且导线需要有足够的直径。施工绝不允许有偷工减料。并且系统维护时要特别注意接插件以及接线端子是否牢固。凡是并联就会由于组件的电压差异造成电压损失；凡是串联就会由于组件的电流差异造成电流损失。2）直流转换为交流因素的影响。太阳能光伏电池组件产生的直流电必须经过光伏逆变器才能转换成一定标准的交流电输入电网。在这个转换过程当中也将损失部分能量，同时直流电从组件传到逆变器的线路时，也将损失部分能量。目前，太阳能光伏发电系统中使用的逆变器的峰值效率一般都在98%左右，这是光伏逆变器生产厂商给出的峰值效率，一般是在工厂相当良好的环境控制条件下测得的。然而控制器的充电回路、放电回路压降均不得超过系统电压。目前主流逆变器标称效率在80％～95％之间。

3提升光伏电站发电效率的途径

根据理论计算及实际运行经验，通过以下途径可提升光伏电站发电效率。

3.1设计标准化

设计标准化对光伏电站的主要损耗进行了针对性的优化设计，提高了系统效率，比如将各个月份的太阳辐射量与系统效率分布的匹配优化，或者组件与逆变器容量和工作电压的匹配优化等，如此标准化设计也便于运维制度的统一运行，同时，运维经验可以进行复制推广，有利于运维方案的改善和提高。

3.2做好关键设备选型

关键设备奉行质量第一的原则，同时兼顾成本控制。特别要注意光伏组件的性能与安全，建议使用一流品牌；支架关注其可靠性，需要耐得住环境的腐蚀；汇流箱则关注断路器选型和过载能力；而逆变器则重点看它的逆变效率和电能质量，一般来说，一个电站尽量不要超过2种品牌。组串式逆变器是多路MPPT的技术方案，不仅可以提高发电量，而且不需要建设逆变器房，对于设计、施工都是比较大的简化。相对集中式逆变器，智能光伏电站解决方案每台逆变器（28kW）有3路MPPT跟踪，1MW方阵36台逆变器共108路MPPT，管理更加精细，能有效应对组串失配，而传统集中式方案1MW方阵2台逆变器共2路MPPT，组串失配对发电量影响非常大。通过大量项目案例分析总结，多路MPPT减少组串失配损失4%以上。减少系统自耗电，也是提升系统发电量的一个方面。智能光伏电站系统构成简单，自耗电少，相比复杂的传统方案，能减少逆变系统损失1%以上。

3.3规范化的施工和运维管理

项目建设过程实行三位一体的管理制度，由业主、施工单位与监理单位协同合作，保证项目的进度和质量。通过远程监控中心检测光伏电站的太阳辐射量、发电量、系统效率、关键设备的性能指标等，可以总结系统效率的规律和影响因子。有必要建立区域性维护中心，由一支独立、专业的检修队伍直接对口各项目公司电站，并专一负责电站的抢修及春、秋检。

3.4及时清扫灰尘及降雪

灰尘及降雪是影响发电效率较大且运营维护中可控的自然因素。电站运行中及时组织运行人员清扫灰尘和积雪。在光伏电站裸露地面种植苜蓿等植被，不可种植植被区域洒水碾压使地表结皮，防止扬尘。及时清扫组件表面灰尘，组件表面灰尘可见时即组织人工清扫。购置扫雪除尘车辆1台，可洒水及扫雪。冬季雪停立即组织清扫，提升发电利用小时数，提电站高运行效率。

4结束语

光伏电站结合运行实际，提出设计标准化、施工规范化、做好关键设备选型和运维管理以及及时清扫灰尘等提升发电效率的对策和措施，为大同地区光伏电站建设和运营提供借鉴和参考。

参考文献

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