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【tǒng】安装之【zhī】后，用户最【zuì】关心【xīn】就【jiù】是发电量，因为【wéi】它直接关系到用【yòng】户的投资回报。影响发电量的【de】因【yīn】素很多，组件、逆【nì】变、电缆的质量、安【ān】装【zhuāng】朝向方位角【jiǎo】、倾斜角【jiǎo】度、灰【huī】尘、阴【yīn】影遮挡、组【zǔ】件和逆变器配比系统方案、线【xiàn】路设计、施工、电【diàn】网电压等等各种因素都【dōu】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，可降低太阳的透过率【lǜ】，造成面板接【jiē】收到【dào】的太阳【yáng】辐射【shè】减少【shǎo】，输【shū】出功率也随之减小，其作用与灰尘累积厚度成正比。
目前光伏电站较【jiào】多使用硅【guī】基太阳电池【chí】组件，该【gāi】组【zǔ】件对温【wēn】度十分敏感，随灰尘在组件表【biǎo】面的积累，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【jiàn】串中【zhōng】高达9A左右的直【zhí】流电流【liú】会瞬间加【jiā】载到【dào】旁路器件上，接线盒内将产生【shēng】100多度的【de】高温，这种高【gāo】温短【duǎn】期内对电池板和接线盒均影【yǐng】响甚微，但如果阴影【yǐng】影响不消除【chú】而长【zhǎng】期存【cún】在的话，将严重影响到接线盒和电【diàn】池板的使【shǐ】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【tài】阳电【diàn】池【chí】组件中某些电【diàn】池单片的【de】电流、电压发生了【le】变化。其【qí】结果使【shǐ】太阳电池组件局部电流【liú】与电压之积【jī】增【zēng】大，从而在这些电池【chí】组件上产生了【le】局部【bù】温升。太阳电池组件中某【mǒu】些电池单【dān】片【piàn】本身【shēn】缺陷也可能使组件在工作时局部发热，这种现象叫“热斑效应”。当热板效应达到一定程度【dù】，组件上的焊点熔【róng】化并毁坏【huài】栅线，从【cóng】而导致整【zhěng】个太【tài】阳电池组件的报废。据行业【yè】给出的数据显示，热斑【bān】效应【yīng】使【shǐ】太阳电【diàn】池组件的实【shí】际使【shǐ】用寿命至少减少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【qí】中最主要【yào】是对【duì】光的遮挡作用，影响光伏电池板对光的吸收，从而【ér】影响光伏发电效率。灰尘沉积在电【diàn】池板组件受光面，首先会使电池板表面【miàn】透光【guāng】率【lǜ】下降；其次会【huì】使部【bù】分光线【xiàn】的入【rù】射角度发生改变, 造成光线在玻璃【lí】盖【gài】板中【zhōng】不均匀传播【bō】。有研【yán】究显示在相【xiàng】同【tóng】条件下，清洁的电池板组件与【yǔ】积【jī】灰组件相【xiàng】比，其输出功【gōng】率要高出【chū】至少【shǎo】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，当湿润【rùn】的酸性或碱【jiǎn】性灰尘附【fù】在【zài】玻璃盖【gài】板表面时，玻璃【lí】表【biǎo】面就会慢慢【màn】被侵蚀, 从而在表面形成坑坑洼【wā】洼的现象，导致光线在盖板【bǎn】表面【miàn】形成漫反射，在玻璃【lí】中的传播【bō】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。并且粗糙的、带【dài】有粘合性残留物的【de】黏滞表【biǎo】面【miàn】比更光滑【huá】的表面更容易【yì】积累灰【huī】尘【chén】。而且灰尘本身也会吸【xī】附灰尘， 一旦有了初始灰尘存在， 就会【huì】导致更【gèng】多的【de】灰尘累积， 加速了光伏电池发电量的衰减。
PID效应（Potential Induced Degradation）全称为【wéi】电【diàn】势诱导衰减。PID直接危害就是大【dà】量电荷【hé】聚【jù】集在电池片表面，使电池表【biǎo】面【miàn】钝化。PID效应【yīng】的危【wēi】害使得电池组件【jiàn】的功率急剧衰【shuāi】减；使得电池组件【jiàn】的【de】填充因子(FF)、开【kāi】路电压【yā】、短路电流【liú】减少；减少太【tài】阳【yáng】能电站的输出功率，减【jiǎn】少发电量【liàng】，减少太阳能发【fā】电站的【de】电站收益。
为了抑制PID效应【yīng】，组件【jiàn】厂家从材料、结构等【děng】方面做【zuò】了大量的工作并取得了一定【dìng】的进展【zhǎn】；如采用【yòng】抗PID材料、防PID电池和封装【zhuāng】技术【shù】等。有科【kē】学家做过实【shí】验，已经衰减的电池组件在100℃左右的温度下烘干100小时以后，由【yóu】PID引起【qǐ】的衰减现【xiàn】象【xiàng】消失【shī】了。实践证明，组件PID现象是可逆的。 PID问题【tí】的防治更多的是【shì】从逆变器【qì】端进行，一【yī】是采用负极【jí】接地方法，消除【chú】组件负极对【duì】地的负压；通过提升组件的电【diàn】压，让【ràng】所有的组件对地都实【shí】现【xiàn】正电压，可【kě】以有效地消【xiāo】除PID现象。
组串监控技术就是【shì】在逆变【biàn】器【qì】组件输入端，安装电【diàn】流传【chuán】感器和电【diàn】压【yā】检测装置【zhì】，检测到每【měi】个组串【chuàn】的电压和电流值，通过分析每个组串【chuàn】的电压和电流，从而判断各组串运行情况是否明显正常，若【ruò】有异常则及【jí】时显示告警代【dài】码【mǎ】，并精【jīng】确定位异常【cháng】组【zǔ】串。并能将故障记录上传至监【jiān】控系统，便【biàn】于运维【wéi】人员及时发现故障。
组【zǔ】串监控技术虽然【rán】增加了一点点成本，这【zhè】对于整个光伏系【xì】统仍然微不足道【dào】，但是起的作用却很【hěn】大：
（1）及【jí】时【shí】发现组件早期问题，组件【jiàn】灰【huī】尘、裂片、组件划伤、热斑等问题，前期并不明显，但【dàn】通过检测相邻组【zǔ】串【chuàn】间电流和电压的差【chà】别，就可【kě】以分析组串是【shì】否有故障。及【jí】时【shí】处理，避免【miǎn】更大【dà】的损失。
（2）当系统【tǒng】发生故【gù】障时，不需要专业人【rén】员【yuán】现场检测，就能够快【kuài】速判【pàn】断故障类型，精确定【dìng】位【wèi】哪一路【lù】组串，运维人员及时解决，最大程度减少损失。
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【xǐ】方【fāng】式工【gōng】作效率低【dī】、清洗【xǐ】周期长、人力成本高，存【cún】在人身安全隐患。
人工干洗组件：人工干【gàn】洗【xǐ】是采用长【zhǎng】柄绒【róng】拖布配【pèi】合专用【yòng】洗尘剂进行清洗，使【shǐ】用的油性静电吸尘剂。主要【yào】利用静【jìng】电吸附原理【lǐ】，具【jù】有吸【xī】附灰尘【chén】和沙【shā】粒的作用，能够增【zēng】强清洗工具吸尘去污【wū】能力，有效地【dì】避免在【zài】清扫时的灰尘沙粒【lì】飞扬。由于完全依靠人力，存在表面残【cán】留物较【jiào】多、组件【jiàn】由受【shòu】力不【bú】均可能产生变形【xíng】隐【yǐn】裂的问题。压缩空气吹扫是通过专用装【zhuāng】置吹出压【yā】缩空气清除组件【jiàn】表面【miàn】的灰尘，用于水资源匮乏的地区。这【zhè】种【zhǒng】方式效率低，且【qiě】存在灰尘高速摩擦组件的问题，目【mù】前【qián】很少有电站使用【yòng】。
人工水洗组件：人工水洗是以接在水车上 (或【huò】水【shuǐ】管上【shàng】) 的喷头【tóu】向【xiàng】光伏组件【jiàn】表【biǎo】面喷水冲刷，从而达到清洗的目的，压力一【yī】般不超过0.4MPa，这种清洗方式优于人工干洗，清【qīng】洗效率高【gāo】一【yī】些，但用水量较【jiào】大。但水压【yā】过大会造成光伏组【zǔ】件电池片的隐裂【liè】，导【dǎo】致大面积【jī】短路会造成发电【diàn】效率降低。另外，水洗组【zǔ】件自【zì】然风干【gàn】后，在组件【jiàn】表面会形成水【shuǐ】渍【zì】，形成微【wēi】型阴影遮挡，影【yǐng】响【xiǎng】发电效率。冬季【jì】使用高压水枪产生的冰层会严重【chóng】弱化组件的光【guāng】学效应【yīng】，北方【fāng】地区尤【yóu】为显【xiǎn】著。
半自动清洗：目前该类【lèi】设备以【yǐ】工程车辆【liàng】为载【zǎi】体【tǐ】改装为主【zhǔ】，设备功【gōng】率大、效率【lǜ】比较高，清洗工作对组件压力一致【zhì】性好，不【bú】会对组件产生不均【jun1】衡的压力，造【zào】成组件隐裂。清洗可【kě】采【cǎi】取【qǔ】清【qīng】扫和水【shuǐ】洗【xǐ】两种模式，该方式对水资源的依赖性较低，但对光伏组件阵列的高度【dù】、宽度、阵列间路面状况【kuàng】的【de】要求较为苛刻。
自动清洗方式【shì】是将清【qīng】洗装置安装在光伏组【zǔ】件阵列上，通过程序【xù】控制电机【jī】的【de】转动实现装置【zhì】对光伏组【zǔ】件的自动清洗。这种清洗方式成本高昂，设计复杂。国内已有【yǒu】智能清扫机器人【rén】，其方式是电【diàn】站【zhàn】每排光伏组件安装一【yī】台【tái】清扫机器人，自动定期清扫，无人值守。地【dì】势平坦【tǎn】的光伏电站可【kě】以采用。
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