在光伏電站漫長的生命周期中,發電量一直都是投資者關注的重中之重。那么,影響光伏電站發電量的因素有哪些?下面我們一起來詳細了解一下。
1太陽能資源
在光伏電站實際裝機容量一定的情況下,光伏系統的發電量由太陽的輻射強度決定(太陽輻射量與發電量呈正相關關系)。太陽的輻射強度、光譜特性會隨著氣象條件而改變。
2組件安裝方式
同一地區,組件的安裝角度不同會造成傾斜面輻射量的不同,因此,可通過調整電池板傾角(支架采用固定可調式)或加裝跟蹤設備(支架采用跟蹤式)來增加傾斜面輻射量。
下圖對比了同一地區,不同安裝方式,輻射量的差異。
不同安裝方式輻射量對比圖
3逆變器容量配比
逆變器容量配比指逆變器的額定功率與所帶光伏組件容量的比例。
由于光伏組件的發電量傳送到逆變器的過程中,會有很多環節造成折減,且逆變器大部分時間是沒有辦法達到滿負荷運轉的,因此,光伏組件容量應略大于逆變器額定容量。根據經驗,在太陽能資源較好的地區,光伏組件:逆變器=1.2:1是一個最佳的設計比例。
上圖所示,在主動超配的情況下,由于受到逆變器額定功率的影響,在組件實際功率高于逆變器額定功率的時段內,系統將以逆變器額定功率工作;在組件實際功率小于逆變器額定功率的時段內,系統將以組件實際功率工作。
4組件串并聯匹配
組件串聯時,由于組件的電流差異會造成電流損失。組串并聯時,由于組串的電壓差異會造成電壓損失。
CNCA/CTS00X-2014《并網光伏電站性能檢測與質量評估技術規范》(征求意見稿)中要求組件串聯失配和并聯失配損失最高不應超過2%。
5組件遮擋
遮擋會降低組件接收到的輻射量,影響組件散熱,從而引起組件輸出功率下降,有可能導致熱斑。如下圖所示,組件遮擋包括灰塵、積雪、雜草、樹木、電池板及其他建筑物等的遮擋。
6組件溫度特性
隨著晶體硅電池溫度的增加,開路電壓減少,在20-100℃范圍,大約每升高1℃每片電池的電壓減少2mV;而電流隨溫度的增加略有上升。總的來說,溫度升高太陽電池的功率下降,典型功率溫度系數為-0.35%/℃,即電池溫度每升高1℃,則功率減少0.35%。
7組件功率衰減
組件功率的衰減是指隨著光照時間的增長,組件輸出功率逐漸下降的現象。組件衰減與組件本身的特性有關。其衰減現象可大致分為三類:破壞性因素導致的組件功率驟然衰減;組件初始的光致衰減;組件的老化衰減。
根據CNCA/CTS00X-2014《并網光伏電站性能檢測與質量評估技術規范》:多晶硅組件1年內衰降率不超過2.5%,2年內衰降率不超過3.2%;單晶硅組件1年內衰降不應超過3.0%,2年內衰降不應超過4.2%。
8設備運行穩定性
光伏發電系統中設備故障停機直接影響電站的發電量,如逆變器以上的交流設備若發生故障停機,那么造成的損失電量將是巨大的。另外,設備雖然在運行但是不在最佳性能狀態運行,也會造成電量損失。
9例行維護
例行維護檢修是電站必須進行的工作,安排好檢修計劃可以減少損失電量。電站應結合自身情況,合理制定檢修時間,同時應提升檢修的工作效率,減少電站因正常維護檢修而損失的發電量。
10電網消納
由于電網消納的原因,一些地區電網調度要求光伏電站限功率運行。
在上面提到的十大因素中,從后期的運維角度看,有些因素是可控的,如灰塵的遮擋、雜草的遮擋、設備故障停機等。我們可以通過定期的清洗、除草、快速的故障消缺解決這些因素對于電站的影響,從而提升發電量。
而氣象、組件衰減、設計缺陷(前后排組件遮擋、左右排組件遮擋、附近建筑物遮擋)這些因素則屬于不可控因素,在后期的電站運維中基本無法改變(除非進行大規模的電站技改)。
那么,對于一個光伏電站,如何合理并有效的規避上述問題,讓光伏電站在整個生命周期內正常運行,且獲得最大發電量與收益?筆者認為應從以下幾個方面進行把控:
1選址
這個是必要的條件。如果一個光伏電站選址在太陽能資源較差地區或者是礦場旁邊,那么建成后的光伏電站發電量一定不會達到預期值。
2設計、采購和施工建設
光伏電站的設計、采購和施工建設每個環節一定要嚴格把控,否則任一環節造成的短板效應都會給后期的電站運維帶來極大的困難,甚至造成無法運維。嚴重影響整個電站發電系統的性能。
3電站運維管理
電站運維管理是核心。在光伏電站的全生命周期中,運維占到98%的時間段,良好的電站運維管理是發電量的根本保障。如果電站運維管理不到位,如發生設備故障停機,不及時進行響應(甚至是不響應),那么勢必影響電站的發電量,并且隨著故障時間的增加,故障損失電量也會越來越大。相反,如果電站運維管理能夠做到規范化和精細化,設備出現故障后運維人員立即進行故障響應,現場快速故障排查與消缺,那么就能有效降低設備故障損失,從而提升電站發電量。
總結
在光伏電站全生命周期中,規范化電站運維管理是核心。通過建立科學的運維管理制度、快速的故障響應機制和規范的運維作業指導書,做到人人有職責、事事有程序、作業有標準、不良有糾錯,形成一個良性循環,才能保證電站長期安全、穩定、高效運行,從而保障電站發電收益的最大化。