光伏系統(tǒng)發(fā)電效率提升方法研究

葉海瑞，柏嵩，張偉偉，許冬書

（國(guó)家電投集團(tuán)江蘇新能源有限公司，江蘇 鹽城 224000）

1 光伏系統(tǒng)理論概述

1.1 光伏發(fā)電站

在光伏領(lǐng)域，大多數(shù)太陽(yáng)能電站都采用光伏系統(tǒng)以及相關(guān)的方法來(lái)促進(jìn)能量的轉(zhuǎn)化太陽(yáng)為電能。近年來(lái)，太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源系統(tǒng)都是在光伏系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。這是由于太陽(yáng)能資源豐富、輻射覆蓋率高的特點(diǎn)，建立光伏系統(tǒng)不受地理位置和系統(tǒng)安裝的影響，且對(duì)環(huán)境破壞程度較小具有很強(qiáng)的環(huán)保性能。而分散式光伏發(fā)電由于在交通運(yùn)輸和電能運(yùn)輸環(huán)節(jié)對(duì)環(huán)境的破壞較小，因此是應(yīng)用太陽(yáng)能進(jìn)行光伏發(fā)電的有效途徑。該系統(tǒng)能有效地將部分電能的生產(chǎn)和應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，并為用戶控制電能提供方便。分布式光伏系統(tǒng)具有很高的可靠性，能夠?yàn)樘厥夂蛥^(qū)域性需求提供更好的服務(wù)。

1.2 光伏系統(tǒng)特點(diǎn)

光伏系統(tǒng)太陽(yáng)能技術(shù)是利用太陽(yáng)能發(fā)電的巨大優(yōu)勢(shì)，根據(jù)太陽(yáng)能技術(shù)的特點(diǎn)來(lái)看，色散技術(shù)是非常實(shí)用的，這與太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)本身的特點(diǎn)密切相關(guān)。首先，光發(fā)電項(xiàng)目的規(guī)模可以大也可以小。這是由于太陽(yáng)能的廣泛應(yīng)用和太陽(yáng)能資源利用技術(shù)的強(qiáng)大。光伏系統(tǒng)基于分布式能源供應(yīng)的最接近平衡點(diǎn)，將相應(yīng)的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，因此光伏系統(tǒng)具有負(fù)荷高效、低污染的特點(diǎn)。同時(shí)，光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)我國(guó)電力的發(fā)展具有重要意義，并為解決能源和遠(yuǎn)距離傳輸問題提供條件。

1.3 光伏系統(tǒng)原理

光伏系統(tǒng)是由半導(dǎo)體材料進(jìn)行光伏發(fā)電，直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。光伏系統(tǒng)分布式光纖發(fā)電是為了保障用戶的供電需求，放置相應(yīng)的發(fā)電設(shè)備為電網(wǎng)供電。

在實(shí)際生產(chǎn)中，光伏系統(tǒng)的組成部分包括光伏陣列、MPPT 最大功率點(diǎn)跟蹤、逆變器和濾波器、DC-DC 電路等。在分布式光伏系統(tǒng)中，光伏單元并聯(lián)封裝形成光伏發(fā)電。分布式光伏發(fā)電作為一個(gè)實(shí)際問題，運(yùn)行在任何一個(gè)環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的供電質(zhì)量。結(jié)合各循環(huán)的實(shí)際特點(diǎn)，按電網(wǎng)要求構(gòu)建光伏發(fā)電系統(tǒng)，為用戶提供良好的電能資源。

2 光伏系統(tǒng)發(fā)電效率影響分析

分布式光電站的運(yùn)行容易受到外部環(huán)境、設(shè)備和人員的影響，從而影響供電的質(zhì)量和效率。為了提高分布式光電站的發(fā)電效率，可以根據(jù)運(yùn)行條件加強(qiáng)對(duì)各部分元件的調(diào)整和配置，從而有效地降低隱藏的危險(xiǎn)，提高整體運(yùn)行效率。影響分布式光伏系統(tǒng)運(yùn)行的主要因素包括以下幾個(gè)方面。

2.1 自然環(huán)境因素

光伏電池組件轉(zhuǎn)換效率一定的情況下，光伏系統(tǒng)的發(fā)電量由太陽(yáng)輻射強(qiáng)度決定。通常情況下，光伏系統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)輻射的利用效率只有10%左右，所以要考慮到太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度、光譜特性以及氣候情況。在光伏系統(tǒng)運(yùn)行條件中太陽(yáng)輻射是其運(yùn)行的主要能量。事實(shí)上，分布式光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的效率會(huì)受到沙塵、雨、云電等因素影響使得太陽(yáng)能資源的接收受到限制，太陽(yáng)輻射受阻。因此，在實(shí)際工作中，電力公司的管理者通過有效的措施，盡可能減少分布式發(fā)電廠運(yùn)行中自然環(huán)境要素對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)電效率的影響，有效提高發(fā)電廠的實(shí)際發(fā)電效率。分布式光伏電站的運(yùn)行通常需要與太陽(yáng)能光源輻射有關(guān)的能量，在光伏發(fā)電的接收過程中自然因素?zé)o法控制，當(dāng)出現(xiàn)雷雨雪等天氣時(shí)，會(huì)對(duì)發(fā)電效率產(chǎn)生不利影響。因此，需要注意光伏發(fā)電站天氣變化，防范天氣狀況，保證分布式光電站發(fā)電的穩(wěn)定性。

2.2 光伏發(fā)電站設(shè)備因素

分布式光電站在運(yùn)行和生產(chǎn)過程中，使用的設(shè)施相對(duì)較多，一旦某一設(shè)施發(fā)生故障，供電效果就得不到保證，影響整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行和生產(chǎn)。因此，光伏發(fā)電系統(tǒng)和功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行有著有限的約束。在電廠運(yùn)行過程中，合理選擇各種電力設(shè)施以保證設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行滿足供電系統(tǒng)運(yùn)行的需要。分布式光電站的運(yùn)行擴(kuò)展需要很多不同的設(shè)施，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，直接影響電能的產(chǎn)生和傳輸。因此，可以對(duì)常用的設(shè)備，如防光電池板進(jìn)行性能測(cè)試，建立更強(qiáng)大的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，使設(shè)備的日常運(yùn)行水平更好地滿足電力供應(yīng)需求。

3 光伏系統(tǒng)發(fā)電效率提升方法措施

3.1 加強(qiáng)光伏系統(tǒng)建設(shè)與設(shè)計(jì)

光伏發(fā)電分為兩段，第一段是在陽(yáng)光作用下產(chǎn)生的直流電，第二段則是直流逆變?yōu)槿嚯?，需要?duì)這兩段的電參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，才能得知光伏發(fā)電的效率。保證分布式光伏系統(tǒng)的有效運(yùn)行，一是加強(qiáng)電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和建設(shè)，從電廠的設(shè)計(jì)和運(yùn)行方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行處理和優(yōu)化，并從標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的角度進(jìn)行分析，各資源配置合理將運(yùn)行基礎(chǔ)合理固定。利用該方案可以提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平，解決太陽(yáng)輻射強(qiáng)度問題。為此構(gòu)建了電廠設(shè)施與運(yùn)行的有效匹配機(jī)制，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中加強(qiáng)了電壓標(biāo)準(zhǔn)化過程，設(shè)計(jì)了合理的方法并進(jìn)行了反復(fù)的示范試驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是提高發(fā)電效率的一個(gè)很好的證明。光伏系統(tǒng)配電站的設(shè)計(jì)、光伏系統(tǒng)的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)是本研究的目的。因此，加強(qiáng)光伏系統(tǒng)建設(shè)與設(shè)計(jì)是提高光伏系統(tǒng)的效率的一項(xiàng)重要措施，通過科學(xué)設(shè)計(jì)提高發(fā)電效率，使得光伏系統(tǒng)在良好的運(yùn)行條件下保證發(fā)電效率。

3.2 光伏系統(tǒng)設(shè)備選擇

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，對(duì)設(shè)備型號(hào)的精確選擇是提高發(fā)電效率的重要措施。首先，選用優(yōu)質(zhì)的光伏產(chǎn)品包括組件、逆變器、線纜等，其次安裝時(shí)要保證組件以最佳方式安裝，保證周圍沒有遮擋，組件與組件之間沒遮擋；在光伏系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，電力設(shè)備的選型與分布式電站的電力輸送和電能轉(zhuǎn)換密切相關(guān)。因此，合理選擇電力設(shè)備的類型對(duì)于分布式光伏系統(tǒng)的建設(shè)具有重要意義。

目前，光伏系統(tǒng)的分布式電源系統(tǒng)主要包括1mw 及以下的方形電源和MPV 逆變器。在光伏系統(tǒng)內(nèi)部，不同型號(hào)機(jī)組的發(fā)電效率有所不同。因此，在光伏系統(tǒng)分布式電源必須嚴(yán)格選擇電源設(shè)備的類型，保證滿足光伏系統(tǒng)的實(shí)際發(fā)電需求，從根本上發(fā)展自身的發(fā)電效率，為光伏系統(tǒng)發(fā)電打下良好的基礎(chǔ)。選擇合理的參考設(shè)備類型、在分布式光伏電站的建設(shè)中，設(shè)施的運(yùn)行對(duì)太陽(yáng)能電站的穩(wěn)定安全運(yùn)行起著重要的作用。另一方面，根據(jù)光伏系統(tǒng)各點(diǎn)的具體運(yùn)行要求，根據(jù)模型的性能不同、角色不同選擇不同型號(hào)匹配的設(shè)備型號(hào)。

3.3 加強(qiáng)光伏系統(tǒng)項(xiàng)目管理

建設(shè)工作也是分布式光電站建設(shè)過程的重要組成部分。由于分布式光纖電站的建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的過程，只有加強(qiáng)對(duì)多個(gè)區(qū)段各區(qū)段要素的整體控制，才能保證整個(gè)建設(shè)的規(guī)范控制。加強(qiáng)光伏系統(tǒng)項(xiàng)目每個(gè)階段的管理重要性以確保電力系統(tǒng)的安全。在光電站工程建設(shè)中，必須規(guī)范分布式電站的建設(shè)，合理選擇施工工藝。電廠項(xiàng)目的實(shí)際建設(shè)包括很多項(xiàng)目，因此，在項(xiàng)目建設(shè)中，對(duì)各項(xiàng)工作采取了有效的管理措施，能夠使電力系統(tǒng)的發(fā)電效率得到了有效的提高。特別是分布式電站的運(yùn)行系統(tǒng)能夠堅(jiān)定地執(zhí)行項(xiàng)目執(zhí)行計(jì)劃，在光電站建設(shè)完成后，充分調(diào)整控制中心，保證了光伏系統(tǒng)光電站的系統(tǒng)運(yùn)行效率。

3.4 光伏系統(tǒng)維護(hù)措施

對(duì)分布式光伏系統(tǒng)電站進(jìn)行定期維護(hù)是十分必要的。太陽(yáng)能電池板對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的影響，一般來(lái)說會(huì)隨著時(shí)間的推移越來(lái)越大。為了提高發(fā)電效率，加強(qiáng)對(duì)能源系統(tǒng)的維護(hù)是非常重要的。為了提高太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的整體性能，例如在運(yùn)行方面，組織了光伏系統(tǒng)的專家對(duì)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)電氣設(shè)備的定期維護(hù)清洗，減少影響電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的因素，對(duì)光伏系統(tǒng)維護(hù)是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。例如，在光伏系統(tǒng)的運(yùn)行中，需要加強(qiáng)專業(yè)人員負(fù)責(zé)設(shè)施的維護(hù)保養(yǎng)統(tǒng)一管理，強(qiáng)化工程師的能力，提高規(guī)范管理意識(shí)、管理水平構(gòu)筑光伏系統(tǒng)維護(hù)安全防護(hù)線，利用有效的科學(xué)技術(shù)對(duì)各種隱患進(jìn)行有效的排查，提高發(fā)電效率?？偟膩?lái)說，對(duì)光伏系統(tǒng)質(zhì)量安全進(jìn)行根本性的檢查是非常重要的。

4 結(jié)語(yǔ)

如上所述，我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展速度很快，新一代發(fā)電光伏系統(tǒng)光電站應(yīng)運(yùn)而生并不斷發(fā)展。分布式光伏發(fā)電作為一項(xiàng)重要的發(fā)電工程，發(fā)揮著重要的作用。在其實(shí)際運(yùn)行中，許多性質(zhì)和設(shè)備等因素影響著光伏系統(tǒng)的實(shí)際發(fā)電效率。此外，采取有效措施將減少這些因素對(duì)光伏系統(tǒng)運(yùn)行的影響，為光伏系統(tǒng)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。