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《太陽能》《太陽能學報》

  創刊于1980年,

  中國科協主管

  中國可再生能源學會主辦

《太陽能》雜志社有限公司出版

《太陽能》雜志:

  Solar Energy

  CN11-1660/TK  ISSN 1003-0417

  國內發行2-165  國外發行Q286

《太陽能學報》:

  Acta Energiae Solaris Sinica

  CN11-2082/TK  ISSN 0254-0096

  國內發行2-165  國外發行Q286

详细内容

非正常功率衰減光伏組件的發電量分析與研究

       光伏組件是光伏電站的關鍵部件,但隨著運行時間的增加,光伏組件的輸出功率呈不斷下降趨勢,此種現象即為組件的功率衰減。組件的功率衰減會直接影響組件的發電量,功率衰減嚴重時,甚至會影響到整個光伏電站的收益。


       一般情況下,多晶硅光伏組件的首年功率衰減率不高于2.5%,之后每年的衰減率不高于0.7% [1]。若組件的功率衰減率超過這一比值,即視為非正常功率衰減。本文以某個發生組件非正常功率衰減的光伏電站為例,分析該類組件的發電量情況,并判斷其功率衰減趨勢及程度,以便為之后的深入研究提供參考。


1 光伏組件功率衰減概況


       本文以某漁光互補光伏電站為例,該電站采用的光伏組件分別由海潤光伏科技股份有限公司( 以下簡稱“海潤光伏”) 和山東潤峰集團( 以下簡稱“潤峰集團”) 2 家企業生產,共計136840 塊。其中,潤峰集團生產的組件( 以下簡稱“潤峰組件”) 數量為65560 塊,占比為47.9%,組件的功率分別為240、245、250 Wp 這3 種。


       該電站自2015 年6 月并網運行后,2016 年年底連接潤峰組件的逆變器出現了發電量普遍較低的現象。于是,在2018 年10 月,對隨機抽取的5412 塊潤峰組件進行了開路電壓測試。按照理論,截至2018 年年底,組件的功率衰減率應該在4.6% 之內,超過該數值即為非正常功率衰減?紤]到此次測試條件和精度等因素的影響,設定衰減率大于5% 為非正常功率衰減。具體測試結果如表1 所示。



       由表1 可知,潤峰組件存在不同程度的非正常功率衰減,非正常功率衰減組件的數量約為1533 塊,占抽樣比例的28.33%。


2 非正常與正常功率衰減組件的發電量對比分析


       一般情況下,組件的功率衰減情況可通過測試組件的開路電壓來判斷,但測試周期長,耗費人力。然而,組件的開路電壓又與其發電量呈正相關,并且組件所發電量是通過逆變器接入電網,因此,通過逆變器發電量來判斷組件的衰減情況更加便捷。


       該光伏電站將22 塊組件串聯為1 個組串,12 個組串并聯匯入1 臺匯流箱,11 臺匯流箱并入1 臺集中式逆變器。為了保證組件發電量等統計數據的準確性,運維人員對逆變器、匯流箱及組件加強了巡視,以降低其他因素的影響;因電氣結構無變化,電氣結構對統計數據的影響可以忽略不計;而且該電站不存在樹木、雜草等影響組件發電量的陰影遮擋。


       將非正常功率衰減的組件接入逆變器D4-1,將正常功率衰減的組件接入逆變器A5-2,接入的2 種組件的容量均為686.4 kW。通過查詢2 臺逆變器每月的發電量,對系統效率、有效發電小時數等數據進行對比分析,以期找到光伏組件衰減的變化規律,為發電量預測和組件使用壽命判斷提供依據和參考。




       2臺逆變器2017年和2018年的發電量數據分別如表2、表3 所示。


       由表2 和表3 可知,2017 年,A5-2 與D4-1這2 臺逆變器的總發電量相差約9.75 萬kWh,2018 年,這2 臺逆變器的總發電量相差約18.93萬kWh。非正常功率衰減組件的發電量與正常功率衰減組件的發電量的差距越來越大。


2.1 有效發電小時數對比分析

       圖1和圖2分別為2017年和2018年逆變器D4-1和逆變器A5-2的月有效發電小時數曲線。




       對比圖1 和圖2 可以發現,2018 年,逆變器A5-2 與逆變器D4-1 的年有效發電小時數差值、月有效發電小時數差值均比2017 年時的有所增大。2017 年,逆變器A5-2 與逆變器D4-1的年有效發電小時數相差142.5 h,月均值相差11.9 h,2 臺逆變器的有效發電小時數百分比的均值為89.02%。2018 年,逆變器A5-2 與逆變器D4-1 的年有效發電小時數相差261.1 h,月均值相差21.7 h,2 臺逆變器的有效發電小時數百分比的均值為79.63%。


       從圖1 和圖2 中2 臺逆變器的線性擬合曲線的趨勢可以看出,2 臺逆變器所連接的組件都出現了功率衰減;并且連接非正常功率衰減組件的逆變器D4-1 的加速衰減趨勢系數(x 的系數) 是連接正常功率衰減組件的逆變器A5-2 的2 倍以上,說明非正常功率衰減組件的衰減更為嚴重。


2.2 系統效率對比分析

       圖3 和圖4 分別為2017 年與2018 年逆變器A5-2 和逆變器D4-1 的系統效率對比曲線。




       從圖3 和圖4 中可以看出,逆變器A5-2 的系統效率和逆變器D4-1 的系統效率之間的差值越來越大,由2017 年1 月時相差6.4%,增加到2018 年12 月時相差22.4%。2 臺逆變器的系統效率月均值差值由2017 年的9.88% 增至2018 年的17.68%。


       2 臺逆變器的系統效率都在下降,2018 年與2017 年相比,逆變器A5-2 的系統效率月均值下降了3.30%,而逆變器D4-1 的系統效率月均值下降了11.10%。從擬合曲線也可以看出,連接非正常功率衰減組件的逆變器D4-1 的系統效率的下降速度比連接正常功率衰減組件的逆變器A5-2 的系統效率的下降速度快。


2.3 小結

       綜上所述可知,非正常功率衰減組件的衰減率會不斷加速,嚴重影響了系統效率和有效發電小時數,最終將影響電站的整體發電量和效益。2017年逆變器D4-1 的發電量約為逆變器A5-2的89%,而2018 年該值僅約為79%。因此,需要對非正常功率衰減的組件進行更換。


3 結論


       本文對某漁光互補光伏電站中正常功率衰減與非正常功率衰減組件的發電情況進行了分析,結果發現,隨著年限增加,連接非正常功率衰減組件的逆變器D4-1 與連接正常功率衰減組件的逆變器A5-2 之間的系統效率差值和有效發電小時數差值越來越大,且逆變器D4-1 的發電量、有效發電小時數、系統效率降低速度呈加劇趨勢。


       非正常功率衰減的組件最終將影響電站的整體發電量和效益,因此,需要對電站中此類組件進行更換。同時,需要做好電站運行分析工作,及時掌握電站的生產運行情況,及時發現電站生產運營過程中存在的問題,并針對薄弱環節提出相應的整改措施,為提升光伏電站的綜合利用效率和發電量提供科學依據。


協鑫新能源控股有限公司

楊留鋒

來源:《太陽能》雜志2020年第6期( 總第314 期)



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