分布式光伏电站发电量提升路径研究_陈洪明.pdf

超越照明 2023 年 第 1 期 总第 176 期 光源与照明130分布式光伏电站发电量提升路径研究陈洪明苏州吴都能源发展有限公司，江苏 苏州 215000摘要：分布式光伏发电是一种低碳、绿色的发电方式，随着“碳中和、碳达峰”的目标指引和“整县推进”的政策鼓励，分布式光伏发电项目迎来了蓬勃发展的历史窗口期。分布式光伏电站的发电量对于分布式光伏发电项目的经济性至关重要，针对“度电必争”的基本原则，文章总结了多项提升分布式光伏电站发电量的路径。旨在提升分布式光伏电站的发电量，为优化分布式光伏电站的经济性提供行之有效的解决思路。关键词：分布式光伏；发电量；碳中和；碳达峰分类号：TM6150引言研究发现，发电量是影响分布式光伏电站收益的最重要因素，文章从设计阶段和运维阶段两大切入点着手，通过定量和定性的分析方法，提出分布式光伏电站发电量提升路径。其中，设计阶段的提升路径包括采用高效组件、优化组件串并联数量、优化逆变器安装位置、优化逆变器接入、优化组件横排和竖排布局，以及应用新技术；运维阶段的提升路径包括增加清洗频次、安装导水排尘器、进行数字化运维、控制遮挡，以及组织行业交流。1分布式光伏发电发展概况1.1 我国分布式光伏发电发展现状我国的分布式光伏发电发展前景非常光明，随着国内对清洁能源的需求不断增加，分布式光伏发电在国内的发展速度将会加快。国家政策的支持和补贴政策的实施将有助于促进分布式光伏发电的发展。此外，国内光伏产业的不断壮大和技术的不断提升，也将为分布式光伏发电的发展提供有力支持。未来几年内，我国分布式光伏发电将呈现出快速增长的趋势，并成为国内清洁能源发电的重要来源之一。光伏发电是国家积极倡导的一种绿色发电形式，随着社会的发展和大众环保意识的提升，得到了广泛的关注。近几年，设备造价的降低和土地资源的制约，使得分布式光伏发电得到了长足的发展。“碳达峰、碳中和”目标的提出，更是让分布式光伏发电有了更大的发展空间，而“整县推进”政策的提出，为分布式光伏发电的发展指明了具体可实施的方向，分布式光伏发电迎来了历史性的大发展机遇。1.2 分布式光伏电站的发展现状分布式光伏电站具有数量多、规模较小且分布分散等特点，同时各个电站所在地不同，运行情况各异，这些都对分布式光伏电站的高效运行造成了一定的阻碍。影响分布式光伏电站发展的关键因素有政策支持、资本市场、技术进步、产业链整合和公众意识等。随着分布式光伏发电技术不断发展，尤其是太阳能电池技术的发展，使得分布式光伏电站的可行性和经济性提高。发电量是分布式光伏电站最重要的评价指标，也是影响分布式光伏电站投资的关键因素，文章从设计和运维的角度出发，提出了针对性的发电量提升思路，用以指导分布式光伏电站高效运行。2提升分布式光伏电站发电量的途径设计阶段对于分布式光伏电站项目的优质化落地起着至关重要的作用，若未从长远考虑、设计缺乏创新，势必造成项目的“不完备性”，因此优化设计是提升发电量的先决因素和关键。项目完成建设进入运维阶段后，随着时间的推移，项目的外部条件变化莫测，要保证和提升项目的发电量，就要依靠合理的手段和技术，运维阶段的措施也是提升发电量的重要组成部分1。2.1 设计阶段的优化分布式光伏电站的发电量受到地理位置的影响，作者简介：陈洪明，男，本科，工程师，研究方向为工程管理，项目管理。文章编号：2096-9317（2023）01-0130-03光源与照明 总第 176 期 2023 年 1 月 超越照明131选择紫外线强度高、云量少的地点可以提高电站发电量。电站的稳定高效发电离不开好的电站设计，精细化的电站设计包括设备选型、组件方阵设计、子阵接线设计、电缆排布设计等。2.1.1 采用高效组件提高设备效率、选择高效的太阳能电池板和其他相关设备可以提高电站的发电量。高效组件有更大功率、更低衰减、更具可靠性等优势，用 182/210 电池代替166 电池、N 型组件代替 P 型组件成为大趋势。其中，P 型组件的首年衰减为 2%，之后每年衰减为 0.55%，而N 型组件的首年衰减仅为 1%，之后每年衰减仅为 0.4%。2.1.2 优化组件串并联数量在项目组串接线时，要考虑逆变器放置的位置和组串接线回路，采用更省直流电缆的方式。在同等情况下，在光伏电站中设计合理的光伏组件串联数可以节约电缆用量、支架用量及逆变器数量，同时还能够降低线损，提高光伏电站的整体发电效率。目前，在光伏电站设计中，光伏组件串联数的计算广泛采用光伏发电站设计规范（GB 507972012）或Photovoltaic(PV)arraysDesign requirements（IEC 62548-2016）中的计算方式，即假定在极端环境低温情况下计算光伏组串的开路电压、最大功率点电压等，进而确定光伏电站的光伏组件串联数2。2.1.3 优化逆变器安装位置逆变器一般安装在屋顶上，选取挂靠的方式，屋顶的温度较高，可利用遮阳棚为逆变器遮阳。逆变器的面板要朝北，少晒太阳。逆变器四周要预留足够的空间散热，保证逆变器和逆变器之间的间距，尤其是底部空间要方便接线。2.1.4 优化逆变器接入高功率组件的应用导致逆变器的一些组串无法接满，若将设计好的组串分配到尽可能多的 MPPT 路数里，不仅会减少组件失配影响，还可以最大限度地提升发电量。因此，除了传统意义上将一个朝向或容易有遮挡的组串单独接入一路 MPPT 外，在大功率组件普及的今天，组串连接时需要优先满足所有逆变器 MPPT路数的接入，多余的组串可再补到该序列中。如某光伏发电项目接入 535 Wp 的组件 64 块，需分 3 路（20、22、22）接入逆变器中，有两种接入方法，如图 1所示，其中，方案 2 的接法明显优于方案 1。2.1.5 优化组件横排和竖排布局在有少许遮挡的情况下，组件竖向布置时，会遮挡 1 排电池片，整片组件功率基本为零，半片组件功率还剩 1/2；组件横向布置时，会遮挡 1 排电池片，整片组件与半片组件功率均剩 2/3。在半片组件时代，横向安装不具备绝对优势，考虑到安装便捷性，半片组件更多的采用竖向安装方式3。2.1.6 应用新技术随着技术的进步，光伏设备和工艺都在不断进步，设计方案也随之逐步优化。加强行业上下游产业链的前沿信息获取，并进行实地调研和对比分析，引入更加先进的设备、技术，对于提升分布式光伏电站发电量大有裨益。2.2 运维阶段的优化在分布式光伏电站的运营阶段，存在组件积灰/污渍、组件功率衰减、组件遮挡、设备可利用率低等问题，严重影响了电站的发电量。2.2.1 增加清洗频次根据不同地区不同项目的实际情况，泥水带的形成周期各有不同，在周边灰尘污染严重、风沙大降水少的区域，泥水带形成很快。根据泥水带的形成周期，及时进行监测和清洗是一个有效的办法。分析某分布式光伏电站的监测数据，可以看到泥水带清洗前后，电站的单位辐照发电能力增加了 30%以上。一般情况下，组件的人工清洗需要根据大数据分析结果和投入产出计算出最佳时间点，如果时间未到，组件的泥带影响会持续存在。清洗完整个光伏区以后，随着时间的积累，在小雨、中雨或者露水较多的情况下，组件表面又会产生泥带。大气质量越差、灰尘越多的地方，泥带形成的速度越快，如此反反复复。为了使得清洗更具经济性，建议在发电量较高的时段增加排查力度，发现有泥带时尽快清理。2.2.2 安装导水排尘器对于安装角度较小的分布式光伏发电项目，组件 （a）方案 1 （b）方案 2图 1逆变器接线方案对比 超越照明 2023 年 第 1 期 总第 176 期 光源与照明132表面极易产生积灰。在环境湿度较大或产生降水但降水不足以将灰尘冲下时，灰尘受潮会牢固黏贴在玻璃表面，形成顽固性积尘。光伏发电存在木桶效益，顽固性积尘会严重降低组件的发电量，并形成热斑危害，产生彩虹纹。面对这种问题，需要安装导水排尘器。例如，常州柳工电站项目周围环境恶劣，组件表面较脏，现场人员对 2 台逆变器安装了导水排尘器，以便于确认导水排尘器对组件表面清洁的作用。在安装导水排尘器以后，相较于安装前组件的清洁度大大提升。之后每当遇到下雨，达到一定降雨量时，就可以轻松地排除电池表面覆盖的灰尘，在灰尘形成阶段就解决了这个问题，组件的发电性能可以保持，因泥带所导致的局部热斑也不复存在。安装导水排尘器的组件平均发电小时数是未安装导水排尘器时的130.45%，由此可见安装导水排尘器后组件的发电量提升明显。导水排尘器适用多雨地区，且在夏季的表现会优于其他季节。上述项目所处区位均在多雨区域，因此较为适合安装导水排尘器。但对于双玻组件、倾角大于 15的组件，或者底部留有导水槽的组件，并不需要安装导水排尘器，因为此类情况下泥水带问题不明显4。导水排尘器可以避免彩虹带的产生，对于组件的质量也能起到很好的保护作用。2.2.3 进行数字化运维通过智能监控系统实时监控电站的运行情况，可以及时发现和解决问题，从而提高发电量。可以建立现代化的大数据监控平台，进一步提升电站运行管控的及时性与有效性，提升分布式光伏电站的发电量。应用大数据监控平台可以定期检查和维护设备，以确保其正常运行并提高发电量。通过实时监控设备，实现了电网掉电、过压过频等故障问题的及时响应处理。对接地、绝缘、漏电、孤岛等故障问题可及时发现，可对设备和所属单元进行性能检测，排除隐患故障点，减少设备因故障停运时间。可以在电站项目配置在线摄像头，以非常便捷地监视项目现场的情况，如因外界变化导致遮挡等异常情况，可以及时发现、第一时间处理。2.2.4 控制遮挡为了避免太阳能电池板被遮挡，可以采用调整安装角度、避免周围遮挡物等方式。调整安装角度时，需要将太阳能电池板安装在合适的角度，减少或避免太阳光被遮挡的情况，提高发电量。为了避免周围遮挡物，需要选择合适的安装地点，避免周围的遮挡物，如果不可避免，则可以采用遮挡物消除技术，如使用太阳能板防护罩。此外，使用遮挡检测系统可以实时监测太阳能电池板的发电情况，如果发现遮挡情况，可以通过调整太阳能电池板的位置来消除遮挡。通过以上方法，可以提高分布式光伏发电站的发电效率，减少遮挡的影响。2.2.5 组织行业交流组织行业交流是一种有效提升分布式光伏电站发电量的途径。行业交流可以让专业人员和业内专家分享知识、经验和最新技术，也可以让他们了解最新的技术和发展趋势，了解新的设备和解决方案，从而寻找更有效的方法来提高分布式光伏电站的发电量。此外，行业交流还可以帮助相关人员建立联系，与业内专家和同行合作，以实现共同的目标。积极参与光伏运营与服务相关行业峰会，与行业龙头企业交流运维经验和新技术，适时引进新的管理经验和技改方案，可以提升发电量，优化电站运行维护。3总结文章对提升分布式光伏电站的优化路径进行了定性和定量的分析，需要针对电站的环境、气候条件等因地制定地合理的解决方案，最终实现分布式光伏电站的高效、安全运行，在提高发电量的同时，实现光伏发电项目的经济化经营，得到更好的投资回报。总的来说，提高分布式光伏电站的发电量需要综合考虑多个因素，以确保设备正常运行。分布式光伏电站的发电量与电站收益息息相关，本着“度电必争”的原则，对于不同的光伏发电项目，需要积极寻求与之匹配的发电量提升路径，为企业的高质量发展贡献力量。参考文献1 韩贝.基于物联网的传感器网络在分布式光伏电站的应用J.电气自动化,2022,44(4):22-25.2 叶洪吉,卫东,郭倩,等.基于设计信息的分布式光伏电站预测发电量计算方法J.太阳能学报,2021,42(4):253-259.3 胡华友,朱高麟,吴云来.并网型分布式光伏电站待机运行状态下的降损优化策略J.太阳能,2020(6):49-54.4 任林涛,汪飞,杨柳柳,等.分布式光伏电站系统效率模型分析与研究J.太阳能学报,2019,40(6):1599-1606.