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【fú】系统安装之后，用户【hù】最关心就【jiù】是发电【diàn】量，因为它【tā】直接【jiē】关系到用户【hù】的投资回报。影响发电量的因素很【hěn】多，组件【jiàn】、逆变、电缆的质量、安装【zhuāng】朝向方位【wèi】角、倾斜角度【dù】、灰【huī】尘【chén】、阴影遮挡、组件和逆变器配【pèi】比系统方案、线路设【shè】计、施工、电网电【diàn】压等【děng】等各种因素【sù】都有可能。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，可降【jiàng】低太阳的透过率，造成【chéng】面板接收到的太【tài】阳【yáng】辐【fú】射减少，输出【chū】功率【lǜ】也随之减小，其作用与灰尘累积厚度成正比。
目前光伏电站较【jiào】多【duō】使用硅【guī】基太【tài】阳电池组件【jiàn】，该组件对温【wēn】度十分敏感，随灰尘在组件【jiàn】表面的【de】积累，增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，组件串中【zhōng】高达9A左【zuǒ】右的直流电【diàn】流会瞬【shùn】间加载到旁路【lù】器件上，接线盒内将产生【shēng】100多度的高温，这种高温短期【qī】内对电池【chí】板和接线【xiàn】盒均影【yǐng】响甚微【wēi】，但如果阴影影【yǐng】响【xiǎng】不消除而长期【qī】存【cún】在的话，将严重【chóng】影响到接线盒和【hé】电池【chí】板的使用寿命。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【dān】片的电【diàn】流、电压【yā】发生【shēng】了变化。其结果使太【tài】阳电【diàn】池组件局部电流与电【diàn】压之积增大，从而在这些电池组件上产生【shēng】了【le】局部温升。太阳电【diàn】池组件中某些【xiē】电池单片【piàn】本身缺陷也可【kě】能使组【zǔ】件在工作时局部发热【rè】，这种现象叫“热斑效应”。当热板效应达到一定程【chéng】度，组件上的焊点【diǎn】熔化【huà】并毁【huǐ】坏【huài】栅线，从而导致整个太阳【yáng】电池【chí】组件的报废。据行业给出的【de】数【shù】据显【xiǎn】示【shì】，热斑效应使太阳电池组件的实际使用寿【shòu】命至少减少【shǎo】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【duì】光的遮挡作【zuò】用，影响光伏电池【chí】板对光的吸收，从而影响光伏发电效【xiào】率【lǜ】。灰【huī】尘【chén】沉积【jī】在【zài】电池板组件受光面，首先会【huì】使【shǐ】电池板表面透光率下降【jiàng】；其次会使【shǐ】部【bù】分光线的入射角度发生改变【biàn】, 造成【chéng】光线在玻璃盖板中不均匀传【chuán】播。有研【yán】究【jiū】显示在相同条件下，清洁【jié】的电池【chí】板组件与积灰组【zǔ】件相比，其输出功【gōng】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【dāng】湿润的酸性或碱性【xìng】灰尘附在【zài】玻【bō】璃盖板【bǎn】表面【miàn】时，玻璃表【biǎo】面就会慢【màn】慢被侵蚀, 从而在表面形成坑坑洼洼的现象，导致光线在盖板【bǎn】表面【miàn】形成漫反射【shè】，在玻璃中【zhōng】的传播均匀性受到破【pò】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。并且粗糙的、带有粘【zhān】合性残留物的黏滞【zhì】表面比更光滑的表【biǎo】面【miàn】更容【róng】易积累灰尘。而且灰【huī】尘本身也会吸附灰尘， 一旦有了初始灰尘存【cún】在【zài】， 就会导致【zhì】更【gèng】多【duō】的灰尘累【lèi】积【jī】， 加速了光伏电池发电量的衰减。
PID效应【yīng】（Potential Induced Degradation）全称【chēng】为电势诱导衰【shuāi】减。PID直接【jiē】危害就是大量电【diàn】荷聚集在电池片表面，使电【diàn】池表面钝【dùn】化。PID效应【yīng】的【de】危害使【shǐ】得【dé】电池组件的【de】功率【lǜ】急剧衰减；使得电池组件的填充因【yīn】子(FF)、开路电压、短路【lù】电流减少；减少太阳能【néng】电【diàn】站的【de】输出功率，减【jiǎn】少发【fā】电量，减少太阳能发电站的电站收益【yì】。
为了抑制PID效应，组件厂【chǎng】家从【cóng】材料、结构【gòu】等方面做了大量的工作并【bìng】取得【dé】了一定的【de】进展；如采用抗【kàng】PID材料、防【fáng】PID电池和封装技术【shù】等。有【yǒu】科【kē】学家【jiā】做【zuò】过实验，已经衰减的电池组件在100℃左右的温度下【xià】烘干100小时以后，由PID引起的【de】衰减【jiǎn】现【xiàn】象【xiàng】消失了。实践证明，组件PID现象是可逆的。 PID问【wèn】题【tí】的防治更多【duō】的是从【cóng】逆变器端进行，一【yī】是采用负极【jí】接【jiē】地方法【fǎ】，消【xiāo】除组件【jiàn】负极对地的负压；通过提升【shēng】组件的电压，让所有的组件对地都【dōu】实现正电压，可以【yǐ】有【yǒu】效地消除PID现象。
组串【chuàn】监【jiān】控技术就是【shì】在逆变器组件输入端，安装【zhuāng】电流传感器和【hé】电【diàn】压检测装置，检【jiǎn】测到【dào】每【měi】个组串的电压和电流值，通过分析每个组串的电【diàn】压和电【diàn】流，从而判断各组串运行情况是否明显正常，若有异常则及时【shí】显示告警代【dài】码，并精【jīng】确定位【wèi】异常【cháng】组串。并能将【jiāng】故障记录上传至监控系统，便于【yú】运维人员及时发【fā】现【xiàn】故障。
组串监控技术虽然增加【jiā】了一【yī】点点成本【běn】，这对于整个光【guāng】伏系统【tǒng】仍【réng】然微【wēi】不足道，但是起的作用却很大：
（1）及时发现组件早期【qī】问题，组件灰尘、裂片、组件划伤、热斑【bān】等问题，前【qián】期并【bìng】不明显，但【dàn】通【tōng】过检【jiǎn】测相【xiàng】邻组串间【jiān】电流和电压的差别【bié】，就可以【yǐ】分析组串是否有故障。及时【shí】处理，避免更大【dà】的损失【shī】。
（2）当【dāng】系统发【fā】生【shēng】故障【zhàng】时，不需要专【zhuān】业人员【yuán】现场检测，就能够快速判断故障【zhàng】类型，精确定位哪一路【lù】组串【chuàn】，运维人员及时解【jiě】决，最大【dà】程度减少损失【shī】。
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【zhǒng】清洗方式工作效率【lǜ】低、清洗周期长、人力【lì】成【chéng】本高，存在人身安全隐患。
人工干洗组件：人工干洗【xǐ】是采【cǎi】用长【zhǎng】柄【bǐng】绒拖布配【pèi】合专用洗尘剂【jì】进行【háng】清洗，使【shǐ】用的油性静电吸尘剂【jì】。主要利用静电吸附【fù】原理【lǐ】，具【jù】有吸附【fù】灰尘和【hé】沙粒【lì】的作用，能够增强清洗工具吸尘去污【wū】能力【lì】，有效地避免在清扫时的灰尘【chén】沙粒飞扬。由于完全依靠人【rén】力，存在表面残【cán】留物较多、组件由受力不均可能【néng】产生【shēng】变形隐【yǐn】裂的【de】问题。压缩空气吹【chuī】扫是通过专用装置【zhì】吹出压缩空气清除组【zǔ】件表面的灰尘，用于【yú】水【shuǐ】资源匮乏的地区。这种方式效率低，且存【cún】在灰【huī】尘【chén】高【gāo】速摩擦组件的问【wèn】题，目前很少有电站使用。
人工水洗组件：人【rén】工水洗是以接【jiē】在水车【chē】上 (或水管上) 的喷【pēn】头向光【guāng】伏组件表面喷水冲刷，从而【ér】达【dá】到清洗的目的，压力一般【bān】不超过0.4MPa，这种清洗方式优于人工【gōng】干洗，清洗效率高一些【xiē】，但用【yòng】水【shuǐ】量较大。但水压【yā】过大会造成光伏组件电池片的隐裂，导致大面积短路会造成【chéng】发电【diàn】效率降低。另【lìng】外，水洗【xǐ】组件自然【rán】风干后，在组件表面【miàn】会形成水渍，形成微【wēi】型阴【yīn】影遮挡，影【yǐng】响发【fā】电【diàn】效率。冬季使用【yòng】高【gāo】压水【shuǐ】枪产生的冰【bīng】层会严重【chóng】弱化组件【jiàn】的光【guāng】学效应，北方地区尤为显著。
半自动清洗：目【mù】前该类【lèi】设备以工程车辆为载体改装为主，设备功【gōng】率【lǜ】大【dà】、效率比较【jiào】高【gāo】，清洗工作对组件压力【lì】一致性好，不会【huì】对组件产生不均【jun1】衡的压力，造成组件隐【yǐn】裂。清洗可采取清扫和【hé】水洗两种【zhǒng】模式，该方式对水资源的依【yī】赖性较低，但【dàn】对光伏组件【jiàn】阵列的【de】高度【dù】、宽【kuān】度、阵列间路面状【zhuàng】况的要求较【jiào】为苛【kē】刻。
自动清洗方【fāng】式【shì】是【shì】将清洗装置【zhì】安【ān】装在光伏组件阵列上，通过【guò】程序【xù】控制电机的转动【dòng】实现装置对光伏【fú】组件的自动清洗。这种清洗方式成本高昂，设计复杂。国【guó】内【nèi】已有智能清扫机器人【rén】，其方【fāng】式是电【diàn】站每排光伏组件安装一台【tái】清扫机器【qì】人【rén】，自动定期清扫，无人值守。地势平坦【tǎn】的光伏电站【zhàn】可以采用。
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