影响光伏发电量的因素
影响光伏发电量的因素
并网光伏电站进行发电量测算时,除考虑当地光辐照度、日照时间、环境温度等因素外,还要考虑光照入射角对不同种类电池转换效率的影响、电池板不匹配损耗、组件连接损耗、电池衰减损耗、组件遮挡损耗、温度影响、电气设备损耗、设备故障维护损耗等。[1]
1、电池板温度与辐射量对光伏发电量影响
电池板温度由低到高依次为冬、春、秋、夏季,辐射量由小到大依次为冬、夏、春、秋季。板温与辐射量对发电量的影响较为复杂,二者既相互制约,又共同发挥作用。不同季节发电量受板温与辐射量影响趋势与幅度也有所不同,总体表现出双向变化趋势,即辐射量正向变化,板温负向变化,但局部变化以及板温对光伏发电量的影响更为复杂。两种因素的影响就是同时存在的其影响并非就是线性的。[2]
2、光伏阵列组件间距对单位面积发电量的影响
随着组件间距的增加,日发电量呈先增后减的趋势,且存在一个发电量最大值点,该点所对应的组件间距即为最优选择。[4]
3、光谱响应对发电量影响:
1) 同一块组件,在光谱存在较大差异的不同地区,对组件输出功率有较大差异。
2) 单晶硅太阳电池的量子效率优于多晶硅太阳电池,特别就是在 310～550 nm 波段。在该波段,单晶硅太阳电池的量子效率甚至比多晶硅电池高约 20% 以上。
3) 在空气稀薄、300～500 nm 波段辐照度相对较强的西北地区,同效率的单晶硅组件发电量明显高于多晶硅组件,平均高 1、50%。因此,在进行西北地区组件选型经济分析时,应充分考虑单晶硅组件发电量较高的事实。
4) 在进行光伏电站的建设前,应对当地太阳光谱进行测试,作为组件选型的参考依据之一。[7]
4 光照入射角对不同种类电池转换效率的影响
光照入射角包括方位角与倾角,参阅有关文献,多个光照倾角下各类电池组件实际转换效率对比试验,得出结论为:倾角对晶硅电池与非晶硅电池转换效率影响趋势一致,但受倾角影响的转换效率变化幅度晶硅电池弱于非晶硅电池。选用合适的可调光伏支架不仅可确保并网光伏系统最大限度发挥发电功能与投资效益,还可有效降低离网光伏系统中固定倾角光伏支架带来的夏冬季发电量大幅差距。[6]
5 电池板不匹配损耗
该类损耗影响发电量约1、3%。并网光伏电站的电池方阵进行电池组件串、并联时,理想状态就是将工作电流基本相同的串联在一起,再将组件串中工作电压基本相同的并联在一起。但在实际安装时很难做到,而且每一组件,其最佳工作电压与电流不一定完全相同,造成整个方阵的总功率小于各个组件的功率之与。
6 组件连接损耗
该类损耗影响发电量约2%。电池组件间及到接线盒使用导线连接,接线较细,且连接点众多,导线电阻损耗及连接点接触不良都会产生损耗。
7 电池衰减损耗
该类损耗影响发电量每年减少约1%。多晶硅光伏组件的老化衰减,主要就是由于电池的缓慢衰减以及封装材料的性能退化所造成,导致组件主材性能退化的主要原因就是紫外线的照射。
8 遮挡损耗
该类损耗影响发电量约5%。实际运行中,当电池方阵表面沉积灰尘或积雪时没有及时清洗,或有树叶、鸟粪等遮挡物长期存在电池组件上,不仅会影响系统发电量,而且遮挡物形成局部阴影,使组件局部长期发热,甚至引起热斑效应,产生的温度超过一定极限将会烧爆玻璃。
当前光伏电站对于提升发电量有多种方式,最主流的有单轴跟踪系统与双轴跟踪系统,多方调查数据显示,单轴系统能提升发电量约在10%双轴提升发电量平均约在15%～20%。但安装单轴系统需增加光伏电站建设成本 10%,(按当前光伏电站投资12元/W)。双轴需增加投资成本30%。但自动清洁装置提升 8%～10% 发电量在生命周期内仅需增加投资成本3%。[3]
9、温度影响
该类损耗影响发电量约4、5%。太阳能电池组件的额定功率就是在标准测试条件下测定的,如果运行时,电池的温度高于25℃,输出功率将会减少。因为电池组件的光电转换效率随温度的增加而下降,太阳能电池温度每升高1℃,功率减少0、35%。
10、湿度影响
随着相对湿度的增大发电量呈减小趋势,发电量较大时相对湿度大多分布在40%~70%之间,光伏电站逐日总发电量与日平均相对湿度的相关系数为-0、5735,呈显著的负相关关系。
11、发电量与云系的关系
无论就是总云量或低云量均与发电量呈负相关关系,即云量越大发电量越小。
12、发电量与能见度的关系
能见度越低说明大气中气溶胶越多,到达地面的太阳辐射越少,引起发电量减小。发电量较大值一般出现于能见度大于15km的情况下此时大气中颗粒物较少,太阳辐射穿透大气达到地面的减损较小,光伏组件接受的太阳辐射同比增多,发电量增大。[8]
13空气污染对发电量影响:
空气中的污染物能改变大气的消光能力,因此影响地面光伏电站的发电量。空气质量指数、云量与太阳入射角度对发电量影响较为显著,其中空气质量指数的回归相关度最高。[5]
14 电气设备损耗
该损耗包括逆变器损耗、变压器损耗、直流与交流电缆损耗,影响发电量分别约为3%、2、5%、2%。
15 系统故障及维护损耗
该类损耗影响发电量约0、5%。实际运行中,发生电池组件破损、汇流箱内公母头烧损等故障后进行维护处理会影响发电量。
参考文献:
1、杨静涛,贾晖杰、并网光伏电站发电量影响因素分析、太阳能,2013
2、吕学梅等、电池板温度与辐射量对光伏发量影响的趋势面分析、可再生能
源,2014、7
3岑先富,朱超林、光伏组件积尘对发电量的影响及自动清洁经济效益研究、太阳能,2013
4、王庆伟,于大龙、光伏阵列组件间距对单位面积发电量的影响、可再生能源,2013
5、刘大为等、考虑空气污染因素的光伏发电量回归分析,可再生能源,2013
6、谷永梅、可调倾角光伏支架对光伏系统发电量的影响[A],建筑电气,2014
7、吕欣等、光谱响应对光伏电站发电量的影响分析、太阳能,2014
8、孙朋杰等、太阳能光伏电站发电量变化特征及其与气象要素的关系、水电能源科学,2013