光伏系统发电量低之组件因素
发布时间：2024-9-21 15:41:51
来源：古瑞瓦特
光伏系统安装之后，用户最关心【xīn】就是发电量，因为【wéi】它直【zhí】接【jiē】关系到用户的投资回报。影响【xiǎng】发电量的因素很多，组【zǔ】件、逆变【biàn】、电【diàn】缆的质量、安装朝【cháo】向方位角【jiǎo】、倾斜角度、灰尘、阴【yīn】影【yǐng】遮挡、组件和逆变器【qì】配比系【xì】统【tǒng】方案【àn】、线路设计、施工、电网【wǎng】电压等等各种【zhǒng】因素都【dōu】有可【kě】能。本系列文章将根据实际案例一一探讨各种因素。本文主要讨论组件因素对系统的影响。
对于长时间运行的光伏发电系统，面板积尘对其影响不可小觑。面板表面的灰尘具有反射、散射和吸收太阳辐射的作用，可【kě】降【jiàng】低太阳的透过率，造成面板接收到【dào】的太阳辐射减少，输出【chū】功率也【yě】随【suí】之减小，其作用与灰尘累积厚度成正比。
目前光伏电站较多使【shǐ】用硅基太阳电池组件，该组【zǔ】件【jiàn】对温度十分敏感，随灰【huī】尘【chén】在组件【jiàn】表【biǎo】面的积累，增【zēng】大了光伏组件的传热热阻，成为光伏组件上的隔热层, 影响其散热。组件被遮挡后会诱发其背后的接线盒内的旁路保护元件启动，组【zǔ】件串中高达【dá】9A左【zuǒ】右的【de】直【zhí】流电流会瞬间加载到旁【páng】路【lù】器件上，接线盒内将产生100多度的高温，这种高温短期内对电池【chí】板和接线盒均影响【xiǎng】甚【shèn】微，但如【rú】果【guǒ】阴影影响不消【xiāo】除而长期存在的话，将严重影响到接线盒和电池板的使用【yòng】寿命【mìng】。行业新闻报道中，经常出现接线盒被烧毁，遮挡就是罪魁祸首之一。
太阳电池【chí】组件中某些电池单片的电【diàn】流、电压发生了变化。其结果使太阳电【diàn】池组件局部电【diàn】流与电压【yā】之积增大，从而【ér】在这些电【diàn】池【chí】组件上产生了【le】局部温升。太【tài】阳电池组件【jiàn】中【zhōng】某【mǒu】些电池【chí】单片本身缺【quē】陷也【yě】可能使组件在工作【zuò】时局【jú】部发热，这种现象叫“热斑效应”。当热板效【xiào】应达【dá】到一【yī】定【dìng】程度，组件上的焊点熔化并【bìng】毁坏栅线，从而导【dǎo】致整个太阳电池组【zǔ】件的报废。据行【háng】业给出的数据显【xiǎn】示，热斑效应使太阳电池【chí】组【zǔ】件的实【shí】际使用寿【shòu】命【mìng】至少减少10%。
灰尘附着在电池板表面, 会对光线产生遮挡，吸收和反射等作用。
其中最主【zhǔ】要是对光的【de】遮【zhē】挡作【zuò】用【yòng】，影响光伏电池板【bǎn】对光【guāng】的吸收，从而影【yǐng】响光伏发【fā】电效率。灰尘沉积【jī】在电池板组件受光面，首先会使电池【chí】板表面透【tòu】光率下降；其【qí】次会使部分光线的入【rù】射【shè】角度【dù】发生改变, 造成光线在玻璃盖板【bǎn】中不均匀传播。有研究显示在相【xiàng】同条件【jiàn】下，清洁的电【diàn】池板【bǎn】组件与积灰【huī】组件【jiàn】相【xiàng】比，其输出功率要高出至少5%，且积灰量越高，组件输出性能下降越大。
3、腐蚀影响
光伏面板表面大多为玻璃材质，当湿【shī】润的【de】酸性或碱性【xìng】灰尘附在【zài】玻璃盖板表面时，玻璃【lí】表面就会慢慢【màn】被【bèi】侵蚀, 从而在表面形成坑坑洼洼的【de】现【xiàn】象【xiàng】，导致光【guāng】线在盖板表面形【xíng】成漫【màn】反射，在玻璃中【zhōng】的传播均【jun1】匀性受到破坏。光伏组件盖板越粗糙，折射光的能量越小，实际到达光伏电池表面的能量减小，导致光伏电池发电量减小。并【bìng】且粗糙的、带有粘合性残【cán】留物的黏滞表【biǎo】面比更光滑的【de】表面更容易积累【lèi】灰尘【chén】。而且灰尘【chén】本【běn】身也会吸附灰尘， 一【yī】旦【dàn】有【yǒu】了初始灰【huī】尘存在【zài】， 就会导致【zhì】更多的灰尘累积， 加速了光伏电池发电量的衰减。
PID效【xiào】应（Potential Induced Degradation）全称为电势【shì】诱导衰减。PID直接危害就是大量电荷聚集在【zài】电【diàn】池片【piàn】表面，使电池表面钝化。PID效应的危【wēi】害使得电【diàn】池组件【jiàn】的功率急剧衰减；使【shǐ】得电池【chí】组【zǔ】件【jiàn】的填充因子(FF)、开路电压、短路电【diàn】流减少；减少【shǎo】太阳能【néng】电站的【de】输出功【gōng】率，减少发电量，减【jiǎn】少太阳能发电站的电【diàn】站收益。
为了抑制PID效【xiào】应，组件【jiàn】厂家【jiā】从【cóng】材料、结构【gòu】等【děng】方面做了大量的【de】工作并取得【dé】了一定的进展；如采用抗【kàng】PID材【cái】料、防【fáng】PID电池【chí】和封装技术等。有【yǒu】科学家做过实验，已经【jīng】衰减的电池组件【jiàn】在100℃左右的温度【dù】下烘干100小时以【yǐ】后，由PID引起的衰减现象消失【shī】了。实践证明，组件PID现象是可逆的。 PID问题的【de】防【fáng】治更多的是从逆【nì】变器端进行，一是【shì】采用负极接地【dì】方法，消除组件负极对【duì】地的负压；通过提升组件的电压【yā】，让【ràng】所【suǒ】有的组【zǔ】件对地都实现正电压，可以【yǐ】有【yǒu】效地消除PID现象。
组串【chuàn】监控【kòng】技术就是在逆【nì】变【biàn】器组件【jiàn】输入端，安装电流传感【gǎn】器和电压检测装置，检测到【dào】每【měi】个组串的电压和电流值，通过【guò】分析每个组串的【de】电【diàn】压和电【diàn】流，从而判断各组串运行情况是否明显正常，若有异常则及【jí】时显示告警【jǐng】代码，并精【jīng】确定位异常组【zǔ】串。并能将故【gù】障记录上传至监控系统【tǒng】，便于运维【wéi】人员及时发现故障。
组串监控【kòng】技【jì】术虽然增加了一点点成本，这对于整个光伏系统仍【réng】然微【wēi】不足【zú】道，但【dàn】是起【qǐ】的作用却【què】很大：
（1）及时发现组件早【zǎo】期问题【tí】，组件灰尘、裂片、组【zǔ】件划伤、热斑等问【wèn】题，前期并不【bú】明【míng】显，但【dàn】通过检测相【xiàng】邻组【zǔ】串间电流和电压的【de】差别，就可以分析组串是【shì】否有【yǒu】故障【zhàng】。及时处理【lǐ】，避免更大的损【sǔn】失。
（2）当系统【tǒng】发生故障时【shí】，不需要专【zhuān】业人员现【xiàn】场检测，就能够快速判【pàn】断故障类型，精【jīng】确【què】定位哪一路组串，运维人员及【jí】时解决，最大程度减少【shǎo】损失。
组串监测系统图如下：
人工清洗是最原始的组件清洗方式，完全依靠人力完成。这种清洗方式工作【zuò】效率低【dī】、清洗周期长、人【rén】力成本高，存在【zài】人身安全隐患。
人工干洗组件：人工干洗是采用长柄绒【róng】拖布【bù】配合专用洗尘剂进行清洗，使【shǐ】用的油性静电吸尘剂。主【zhǔ】要【yào】利用静【jìng】电【diàn】吸【xī】附原理，具有吸附灰尘和沙粒的作用，能够增【zēng】强清洗【xǐ】工具吸尘【chén】去污能力，有效地【dì】避免在清扫时的灰尘【chén】沙粒飞扬。由于完全【quán】依靠人力，存在【zài】表面残留【liú】物【wù】较【jiào】多、组件由受力【lì】不均可能【néng】产生变【biàn】形隐【yǐn】裂的【de】问【wèn】题。压缩空【kōng】气吹扫是【shì】通过专用装置吹【chuī】出压缩空气清【qīng】除组件表面的灰【huī】尘，用于【yú】水资源匮乏的【de】地区。这种方式效率低【dī】，且存【cún】在灰尘高速摩擦组件的【de】问【wèn】题，目【mù】前很少有电【diàn】站使用。
人工水洗组件：人工水洗是【shì】以接【jiē】在水车上 (或水管【guǎn】上【shàng】) 的喷头向【xiàng】光伏组【zǔ】件表【biǎo】面喷水冲刷，从而达到清洗的目的，压力一般不超过0.4MPa，这种【zhǒng】清洗方式优于人工干洗，清洗效率高一些，但用水量较大。但水压【yā】过大会造【zào】成【chéng】光伏组【zǔ】件电池【chí】片的隐裂，导致大【dà】面积短路会【huì】造成【chéng】发电【diàn】效率【lǜ】降低。另外，水洗组件自然风干后【hòu】，在组件【jiàn】表面会形成水渍【zì】，形成微【wēi】型阴影遮挡，影响发电【diàn】效率。冬季使用【yòng】高【gāo】压水【shuǐ】枪产生的冰层会严重弱化【huà】组件的光学效应，北方地区尤为【wéi】显著【zhe】。
半自动清洗：目前【qián】该类设备【bèi】以工程车辆为载体改装为主，设备功【gōng】率【lǜ】大、效率比较【jiào】高，清洗工作对【duì】组件压力一【yī】致性好，不会对组件产生不均衡的【de】压力，造成组件隐裂。清【qīng】洗【xǐ】可采取清扫和水【shuǐ】洗两种模式，该方式对水资源的依【yī】赖性较低，但对光伏组件【jiàn】阵列【liè】的高度、宽度、阵列间【jiān】路【lù】面【miàn】状况的要【yào】求较为苛刻。
自动清洗方式【shì】是将清洗装【zhuāng】置安装【zhuāng】在光伏组件阵列上，通过【guò】程序控制电机的【de】转动【dòng】实现装【zhuāng】置对光伏组件的自动【dòng】清洗。这种清洗方式成本高昂，设计复杂。国【guó】内已有智能清扫机器人，其【qí】方式【shì】是电站【zhàn】每排光伏组件安装一台清扫机器【qì】人，自动定期清扫，无人值守。地【dì】势【shì】平坦的光伏【fú】电站可【kě】以采用【yòng】。
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