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这些因素决定了光伏发电站的发电量

2017/11/01
一、环境因素
光伏电站是靠太阳光的辐射来发电的,所谓太阳辐射即太阳以电磁波的形式向外传递的能量,太阳辐射强度越大,光伏电站的发电量就越高。
资料显示,我国陆地面积每年接收的太阳辐射总量相当于2.4×104亿吨标准煤的储量,全国2/3以上地区年日照时数大于2000小时,太阳能资源丰富。根据太阳辐射量的不同,国家气象局将我国地区分为I 、II、 III类资源区。其中I 、II类资源区年日照时数不低于2200小时,是我国太阳能资源较丰富的地区。
毫无疑问,太阳辐射强度的更高的地区其光伏电站的发电量会更高。所以如果两个相同规模的光伏电站分属不同地区,发电量肯定会有所差距,这是难以改变的环境因素。
除了太阳能资源的差别之外,各个地区的湿度、温度等都会影响光伏电站的发电量。近日,杜克大学基于NASAGISS的全球气候模型数据研究发现,空气污染中的颗粒物会降低光伏发电效率,幅度甚至可以达到17%以上。所谓空气污染中的颗粒物,用通俗一点的话来说,就是雾霾。根据研究,雾霾的存在不但会阻碍太阳辐射光线,而且还会对太阳能光线进行吸收和散射,这会使得光伏组件接收辐射强度大大降低,从而带来发电损失。
根据测算,在雾霾城市,光伏电站的发电量明显偏低。而且在雾霾严重的时候,光伏电站甚至无法发电!
二、质量因素
环境因素是难以通过人力来进行改变的,一个III类资源区的光伏电站比I类资源区的电站发电量少是情有可原的。但是从硅料到组件,再从组件到电站,除了环境因素,决定光伏电站发电量的最大因素就是质量问题了。
1、光伏组件质量
作为光伏电站的核心部件,光伏组件的质量对电站的发电量起着决定性的作用。光伏组件的质量问题最终都要与使用寿命及效率挂钩。首先,光伏组件的光电转换效率代表着组件的发电能力,所以组件的效率越高,电站的发电量就会越高。除了效率之外,光伏组件的质量更多的体现在抗衰减、抗老化等各方面。劣质的光伏组件容易出现隐裂、背板老化等问题,一旦出现这种问题,光伏组件的效率就会大幅下降,从而导致电站的发电量低下。
光伏组件从刚生产出来到实际运用会有明显的功率下降的现象,这是由于电池片的光致衰减所致。
光伏组件一般会经历两个阶段的衰减,一个是初始光致衰减,一个是老化衰减。初始光致衰减即组件功率在刚开始使用时发生大幅度下降,随后趋于稳定的现象。组件的初始光致衰减过程难以避免,目前只能通过工艺改进减弱这一效应。老化衰减便是指光伏组件在长期使用过程中出现的功率衰减,这一衰减过程的速度一般非常缓慢,主要原因在于电池片光电转换效率的缓慢衰减,但也与封装材料的质量有很大关系,如背板发生老化、黄变等问题,都会导致组件的输出功率大幅受损。
所以综合而言,组件的质量第一看效率,第二看衰减。那效率多少才算合格?衰减多少才算正常呢?根据国家能源局、工信部以及国家认监委在今年发布的《关于提高主要光伏产品技术指标并加强监管工作的通知》,自2018年1月1日起,多晶硅电池组件和单晶硅电池组件的光电转换效率市场准入门槛分别提高至16%和16.8%。要求多晶组件一年内衰减率不高于2.5%,后续年内衰减率不高于0.7%;单晶组件一年内衰减率不高于3%,后续年内衰减率不高于0.7%。
而这只是准入门槛而已,如何才算是优秀?由于领跑者计划的特殊性,领跑者项目各方面都需要在行业中起到“领跑”的作用,对于组件的要求也不例外。所以如果用于非领跑者项目的光伏组件能够接近或者达到领跑者项目的相关标准,那该光伏组件应该算是业内比较优质的组件了。根据国家能源局发布的《关于推进光伏发电“领跑者”计划实施和2017年领跑基地建设有关要求的通知》,应用领跑者基地采用的多晶硅电池组件和单晶硅电池组件的光电转换效率应分别达到17%和17.8%以上,技术领跑基地采用的多晶硅电池组件和单晶硅电池组件的光电转换效率应分别达到18%和18.9%以上。衰减率指标要求与上述相同。
2、光伏逆变器质量
如果将每一块光伏组件比作小兵,那统筹所有光伏组件发电的光伏逆变器就是将军。作为整个光伏电站的“大脑”,传统的光伏逆变器功能是将光伏组件所发出的直流电转变成可接入负载或者电网的交流电,并具备最大功率追踪MPPT、孤岛效应的检测及控制等关键功能。但是随着技术的发展,光伏逆变器的功能越来越趋于多样化,如今的光伏逆变器增加了低(零)电压穿越、SVG无功补偿、防PID、逆变器储能等功能。并且在保证光伏系统的安全性方面,逆变器还集成了漏电流保护、直流分量保护、绝缘阻抗检测保护、防雷保护等多项功能。现在的光伏逆变器已经成为了智能光伏系统解决方案的关键器件,结合智能光伏逆变器与大数据等手段,现在的智能光伏系统解决方案不但能够对光伏电站的实时发电状态进行监控,而且还能对电站可能出现的问题及时预警,并通过数据分析、智能调配等技术提高光伏电站的发电量。另外,目前光伏逆变器与储能技术的结合也是一大热点,光伏逆变器与储能技术的结合可以在波谷时吸收电能,波峰时释放电能,起到削峰填谷的作用。
所以光伏逆变器的质量对于光伏电站发电量的影响不言而喻,相同条件的两个光伏电站,会因为使用了不同的逆变器而在发电量上有所差距。目前国内的光伏逆变器产业发展已十分成熟,市场上的光伏逆变器也开始向智能化、功能多样化发展。在各项功能及效率等参数方面,各类型的逆变器各有优势,关键在于能否根据光伏电站的特点进行对接,并完美契合光伏系统。
对于逆变器的选择来说,第一要看安全性,第二要看稳定性。就安全性来说,对于光伏电站的漏电保护、防雷保护等方面的性能要好;从稳定性上来说,逆变器不但要保证光伏电站向外的稳定输出,而且在光伏电站长达25年的寿命之上,对于光伏逆变器的功能持久性以及稳定性有更高的要求。
其余如支架、汇流箱、配电柜、电缆等配件也都是光伏电站中必不可缺的组成部分,支架的质量如果不好,电站容易在恶劣的天气中(大风、暴雨等)受到损害。汇流箱、配电柜、电缆等配件的质量如果不好,电站就容易出现各种小问题。目前来看,质量问题是光伏电站发电量低下的主要原因之一,全国各地区的户用光伏市场刚刚兴起,市场标准与监管严重缺失,导致劣质产品流入市场,使得电站的发电量不尽如人意。对此,各地方政府应该加强监管力度,完善标准与规范,让老百姓能够装上质量有保障的光伏电站。
三、人为因素
除了以上因素之外,光伏电站从开始建设到后期运维,其最终的发电量都会受到人为因素的影响。比如对于非屋顶光伏电站来说,首先要注意的就是光伏电站的选址问题,选址如果不好,对电站的安全性、后期的运维等都会造成困扰。选址完成之后,光伏电站的设计、采购和施工建设等因素将直接影响光伏电站的整体质量。比如需要确定组件的最佳安装角度,以获得最大的太阳辐射;比如需要根据实际情况完善组件的串并联设计,以及避免前后组件的遮挡等。这些是电站在建设过程中需要注意的问题,如果是一个不够专业的团队,在电站安装过程中没有进行科学的配备和合理的设计,那光伏电站的各部件质量再好,也无法具备高发电量。
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