提高分布式光伏項目發(fā)電量的主要技術(shù)因素分析

摘 要：分布式光伏項目的發(fā)電量對項目投資收益至關(guān)重要。本文分析了影響發(fā)電量的主要技術(shù)因素，并提出了解決辦法。

關(guān)鍵詞：光伏；技術(shù)；發(fā)電量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.148

自2013年下年來國家發(fā)布補貼政策以來，分布式光伏發(fā)電項目得到快速發(fā)展。截至2017年6月底，全國分布式光伏累計裝機(jī)1743萬千瓦。如何提高項目的發(fā)電量對收益至關(guān)重要，其中設(shè)計、施工和運維各階段容易出現(xiàn)的主要技術(shù)問題應(yīng)是關(guān)注的重點。

1 分布式光伏項目的主要組成及工程流程

分布式光伏發(fā)電指在用戶屋頂建設(shè)，以用戶側(cè)自發(fā)自用、多余電量上網(wǎng)的光伏發(fā)電設(shè)施?；驹O(shè)備包括光伏方陣支架、光伏電池組件、直流匯流箱、直流配電柜、逆變器、交流配電柜、隔離變壓器、并網(wǎng)柜、計量柜等設(shè)備，另外還有監(jiān)控裝置。

分布式光伏發(fā)電項目工程流程包括屋頂部分設(shè)計（含組件、線纜、匯流柜、維護(hù)過道、防雷等）、接入方案設(shè)計、接入施工圖設(shè)計，屋面部分施工、地面部分施工、工程驗收等。

2 各階段容易出現(xiàn)的主要技術(shù)問題及其解決方法

（1）安裝角度。組件安裝角度對光伏發(fā)電量影響很大，一般項目大都直接選擇在屋面平鋪，即與屋面的傾角相同。在實際中應(yīng)考慮以下技術(shù)要點：便于灰塵清洗和風(fēng)雪清掃；北坡一般抬高支架，但需要分析抬高方案的成本與收益；如果屋頂使用成本較貴或者工廠業(yè)主出于申請工廠補貼而對容量有需求，可以通過適當(dāng)降低傾角增加安裝容量。

（2）組件隱裂。隱裂是光伏組件中較為常見的故障，對發(fā)電量影響較大。德國哈默林太陽能研究所的研究表明，發(fā)電量損失會隨隱裂的數(shù)量增加而增大，具體見下圖。由于其發(fā)生原因多樣，因此應(yīng)采取進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)措施。

安裝前紅外檢查。由于室外環(huán)境的溫度變化，導(dǎo)致了封裝材料的熱脹冷縮，電池片上下表面的張力差異會產(chǎn)生和加劇裂紋。另外光伏組件在運輸和搬運過程中，由于道路顛簸和不按照要求卸貨、堆放、吊裝、開箱等也有可能產(chǎn)生隱裂。檢查一般使用EL 測試儀，隨機(jī)抽檢比例大約在萬分之五左右。如果隱裂出現(xiàn)較多，則根據(jù)具體情況增加檢查比例。

安裝過程中的控制措施。在安裝前的搬運過程中，安裝工人直接用手接觸玻璃面、通過抓接線盒或?qū)Ь€來拎起整個組件、直接搬抬四角、直接背在背上搬運、搬運中存在較大顛簸、大風(fēng)狀況中搬運等情況下，都極有可能產(chǎn)生隱裂。安裝過程中，固體物件掉落到組件表面，在組件邊框上鉆孔，站立、倚靠、躺臥在組件板上，踩踏組件板，在組件板上堆放與組件不相關(guān)的物品、緊固件安裝扭矩過大等，都有可能引起隱裂。針對上述問題，采取的必要技術(shù)措施：主要有組件到達(dá)安裝地之前，技術(shù)員給安裝工人提供必要的培訓(xùn)；安裝過程中，技術(shù)員要增加來回檢查的頻率；安裝完成、并網(wǎng)之前，要再次進(jìn)行EL檢測。

及時處理隱裂組件。后期運維過程中加強(qiáng)對有隱裂現(xiàn)象的光伏組件的關(guān)注，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，避免其影響發(fā)電效率。

（3）PID衰減。PID效應(yīng)（Potential Induced Degradation）又稱電勢誘導(dǎo)衰減，是電池組件的封裝材料和其上下表面的材料、電池片與其接地金屬邊框之間的高電壓作用下出現(xiàn)離子遷移，而造成組件性能衰減的現(xiàn)象。弗勞恩霍夫太陽能研究所的研究表明，PID效應(yīng)會導(dǎo)致發(fā)電量發(fā)生較大幅度的減少，采取抗PID措施后發(fā)電量可以得到一定的回升。

針對PID產(chǎn)生原因，可以采取相應(yīng)的技術(shù)措施。采購用玻璃代替背板的雙波組件。加強(qiáng)監(jiān)造，檢查和控制工廠的封裝環(huán)境濕度，以期降低水氣進(jìn)入組件的程度。安裝完成后可以采用串聯(lián)組件的負(fù)極接地或是在晚間對組件和大地之間施加正電壓。但負(fù)極直接接地會造成安全隱患，特別是運維人員的人身安全，所以需要安裝電流監(jiān)測及分?jǐn)啾Ｗo(hù)系統(tǒng)。

（4）線損控制。光伏系統(tǒng)的線纜損耗是指由于電纜壓降導(dǎo)致的歐姆損耗，主要包括從組件直流輸出一直到逆變器直流輸入段之間的直流損耗、從逆變器交流輸出端到并網(wǎng)柜之間的交流損耗。

把線纜損耗控制在2%以內(nèi)，可以采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施來解決。合理布放匯流箱、逆變器等設(shè)備的位置。選用合適的線徑。降低整個系統(tǒng)拓?fù)涞膹?fù)雜性。降低線纜的運行溫度，包括對于方陣或組串之間的外露連接線纜，應(yīng)通過鍍鋅鋼套管進(jìn)行保護(hù)；要避免陽光直接照射，采用較好耐受環(huán)境的扎帶將光伏直流線纜固定在組件下方的支架上且不接觸屋面；對于進(jìn)入?yún)R流箱的電纜，可通過鋁合金橋架或鍍鋅鋼管（如兩個半邊管）的形式避免外露。

（5）污染控制。本文的污染包括工廠排放物及天氣原因造成的灰塵、積垢。分布式項目大都建在工廠屋頂，因為噴涂等生產(chǎn)工藝，屋面會存在各種污染。另外光伏發(fā)電系統(tǒng)運行過程中，會受到其所處環(huán)境灰塵的影響。光伏面板表面的灰塵積累，會造成玻璃透光率下降和面板吸收的輻射量降低，進(jìn)而導(dǎo)致電池的輸出性能下降。波士頓大學(xué)2014年的一項研究表明環(huán)境及其灰塵對發(fā)電量的影響，見下圖。

針對工廠自身污染的影響，可以采取的技術(shù)措施包括：在設(shè)計階段，避開工廠污染的排放屋面區(qū)域；適當(dāng)提高安裝角度，便于雨水沖洗或清洗；抬高排放煙筒的高度；調(diào)整煙筒的污染物排放方向。針對灰塵可以采取人工或者機(jī)器人清洗的方式。關(guān)于清洗的頻率，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境、下雨的情況、清洗的成本等綜合因素確定。另外需要注意清洗的力度，防止造成組件的隱裂。

（6）大數(shù)據(jù)的應(yīng)用.大型分布式光伏電站組件積灰嚴(yán)重，不易清掃。組件場地大，運維人員數(shù)量較少，易造成管理漏洞。另外還存在運行人員流動強(qiáng)、經(jīng)驗和知識不易積累傳遞等問題。

針對上述問題，光伏電站要引入智能運維和大數(shù)據(jù)技術(shù)。具體而言，要通過以太網(wǎng)線和光纖，將組件、逆變器、電表、氣象站、匯流箱、變壓器、輻照儀等設(shè)備數(shù)據(jù)采集至光伏數(shù)據(jù)服務(wù)器，并通過GPRS、3G或以太網(wǎng)等將數(shù)據(jù)發(fā)送至光伏監(jiān)控數(shù)據(jù)平臺。通過該平臺，可以收集組串甚至組件級的實時發(fā)電數(shù)據(jù)，對于不正常的發(fā)電組串及時告警，幫助運維人員快速判斷和處理問題，從而降低故障率，增加發(fā)電量和投資收益。

3 結(jié)束語

影響分布式光伏項目發(fā)電效率的因數(shù)眾多。針對其項目特征，在設(shè)計、施工和運維中要重視可能出現(xiàn)的技術(shù)問題，否則會損失電量，還有可能引發(fā)設(shè)備的安全運行問題。本文以此為背景，討論影響發(fā)電量的主要技術(shù)因素，并結(jié)合相關(guān)資料，對各階段的主要技術(shù)因素進(jìn)行分析，提出了解決方案，對分布式光伏從業(yè)人員有一定的參考作用。

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作者簡介：徐社永 （1978-），男，陜西韓城人，碩士，國家一級建造師，從事電力工程的項目管理和技術(shù)管理工作。endprint