提高光伏电站发电效率的措施

发表时间：2017-12-11T16:42:24.317Z 来源：《防护工程》2017年第19期 作者： 张树宏[导读] 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。

大唐山西新能源有限公司 山西太原 030032

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。本文以某能源股份有限公司已投产运行的20 MW光伏地面电站为例，运用理论分析和实证分析相结合的方法，找出影响光伏电站发电效率的因素，并与电站的实际发电数据相结合，提出提升光伏地面电站的途径。

关键词：光伏；电站；发电效率

引言

光伏发电是将太阳能直接转化为电能的过程，生产过程不产生任何有害物质及噪声，工程建设对当地大气环境、声环境、电磁环境无影响，对环境影响很小。光伏发电是环境效益最好的电源之一，是我国鼓励和支持开发的可持续发展的新能源。光伏发电站的建设代替燃煤电站的建设，将减少对周围环境的污染，并起到利用清洁可再生资源、节约不可再生的化石能源、减少污染及保护生态环境的作用，具有明显的社会效益和环境效益。

1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。

1.1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。

1.2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。凡是并连就会由于组件的电压差异造成电压损失； 凡是串连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。 2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。

2.1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。

2.2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（28 kW）有3 路MPPT 跟踪，1 MW 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1 MW 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。

2.3规范化的施工和运维管理。项目建设过程施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。

2.4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。 3结语

环翠山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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