光伏组件在中国西北荒漠电站应用实例的分析

■ 杨松 沈道军 罗易 周承军 王仕鹏 沈建良 黄海燕

(1.浙江正泰新能源开发有限公司；2.浙江正泰太阳能科技有限公司)

0 引言

太阳能光伏电站在系统设计、安装施工及实际应用过程中，往往会因组件阵列串并联功率参数不匹配、逆变器转换效率不稳定、安装角度不一致、环境污染严重、部分阵列脱网或被杂草遮挡、维护不及时等诸多因素导致光伏电站的实际设计容量与并网输出容量相差过大，从而使投资商的发电回报率及光伏电站使用寿命大打折扣[1]。本文通过结合由浙江正泰集团公司(下文简称正泰)承建、位于西北荒漠地区宁夏石嘴山、2010年实现并网发电的10 MWp大型地面光伏电站的实际应用环境，对3年来该电站的实际发电量与各年度的系统衰减进行分析，并希望通过此研究为光伏新能源行业的发展作出贡献。

1 宁夏石嘴山市环境条件介绍

正泰宁夏光伏电站 (38°214′N，105°581′E)所在地海拔1395 m；采暖设计温度为-13.78 ℃；冷却设计温度28.48 ℃；地球温度振幅30.08 ℃；当地霜冻天数153 d。该光伏电站位于干旱、半干旱地区的石嘴山市 (38°21′N～39°25′N，105°58′E～106°39′E)。石嘴山市的全年气象数据如表1所示。

2 电站容量分配介绍

正泰承建的宁夏光伏电站并网发电项目一期建设容量10 MWp，已于2010年底以35 kV单回线路接入西河桥变并网发电[2]。电站所用组件主要以2009年生产的组件为主。第1～10单元光伏组件阵列涉及的晶体硅及薄膜组件型号有多晶CHSM6610P组件2 MWp，单晶CHSM6610M组件3 MWp，单晶CHSM5612M组件2 MWp，硅基薄膜组件3 MWp，共计10MWp。各逆变器对应的理论设计容量皆为1 MWp，单晶、多晶和硅基薄膜组件每MWp设计装机功率、实际并网功率皆为1 MWp，实际系统发电量结合实际并网容量加以计算。表2为正泰宁夏石嘴山10 MWp并网光伏电站容量分配统计情况。

表1 石嘴山市全年气象数据

表2 电站容量分配统计

3 系统发电量分析

调研了宁夏石嘴山10 MWp光伏电站2010～2013年的实际发电量、环境温度、日辐照量的实际值，并对各参数间的对应关系进行分析。图1为宁夏石嘴山10 MWp光伏电站 2011、2012年不同类型逆变器的发电量分析。

图1 2011、2012年各逆变器发电量分析/MW

图2为宁夏石嘴山10 MWp光伏电站2010～2013年不同容量组件每MW发电量分析。

图2 2010～2013年不同容量组件每MW发电量分析

由图1、2分析可知，正泰宁夏石嘴山10 MWP电站2011和2012年晶体硅组件阵列发电量高于薄膜组件阵列，单晶与多晶阵列发电量差异不明显。通过系统3年的运行，晶体硅光伏组件各系统单元未出现明显的发电量下降，硅基薄膜1、硅基薄膜3的光伏组件发电量有所衰减。部分单元出现发电量稍有回升现象，经调查是因系统维护人员定期加强了对该单元的清洗与日常维护，说明加强对光伏电站的日常维护是提升发电输出的有效措施[3]。

4 环境气候与发电量关系分析

为探索环境气候变化对光伏电站系统发电量的影响，随机抽取第4单元光伏组件阵列多晶1 CHSM6610P对应的系统进行研究，变化规律见图3与图4。

图3 日照强度与环境温度变化分析

图4 系统发电量与日照强度变化分析

从图3与图4日照强度与环境温度及系统发电量与日照强度彼此间的变化规律可看出，正泰宁夏石嘴山10 MWp电站地区的日照强度与环境温度呈正相关波动，且系统发电量与日照强度之间关联性较为明显。

<1)，且各件产品是否为不合格品相互独立．

5 光伏组件安装尺寸及多年应用形变量分析

考虑到不同地区环境气候对光伏组件结构及应用变量的影响，随机抽取该电站中不同规格型号的组件进行安装尺寸及组件关键尺寸的统计，并将其与正泰光伏组件边框尺寸出厂检验标准进行对比以便确认光伏组件在实际运输、电站施工安装及应用过程中对组件各关键形态的影响，相关数据信息见图5和表3。

图5 光伏组件尺寸检测图例

表3 组件应用关键尺寸统计(单位：mm；精度：1 mm)

图5中A、C表示光伏组件边框长边实测尺?寸；B、D表示光伏组件对角线实测尺寸；E表示光伏组件边框短边实测尺寸；G、F表示光伏组件支架实测安装尺寸。

由表3可知，正泰公司生产的光伏组件在宁夏石嘴山电站中实际应用多年的产品各尺寸指标应用失效率极低。同时说明正确性施工安装是确保光伏电站产品性能的重要因素。

6 光伏电站管理的建议

为使光伏组件生产厂商与系统开发商能更准确了解光伏电站中所遇到的各种问题，我们提出对光伏电站的建设采用不定期表单回访的方式，对光伏系统的发电量、电气回路、系统结构、组件材料、接线盒等关键因素进行跟踪，此举可使光伏组件生产厂商与系统开发商达到双赢效果[4]。

7 总结

1)从正泰宁夏石嘴山10 MWP电站2011和2012年晶体硅组件与薄膜组件阵列发电量分析可知，晶硅组件发电量高于薄膜组件，单晶与多晶阵列发电量差异不明显。通过3年的系统运行，晶体硅光伏组件各系统单元未出现明显发电量下降，薄膜光伏组件发电量有所衰减。

2)从电站地区的日照强度与环境温度分析可知，两者呈正相关波动，且系统发电量与日照强度之间关联性较为明显。

3)结合正泰光伏组件安装应用可知，在正确施工前提下安装的光伏组件形变量极低，说明一般光伏组件的机械性能可满足常规使用。

4)从电站晶体硅各系统单元变化曲线知，光伏电站在刚并网投入使用前期发电量的离散性较大，造成此现象的原因是由于电站管理人员前期维护经验不足、阶段性系统调试等，随着光伏组件维护清洗频率的增加，光伏系统的输出功率将有所提高。

由此可见，对于现行工艺水准所制造的晶体硅及硅基薄膜光伏电池在实际光伏电站中的衰减率，晶体硅电池低于硅基薄膜光伏电池，且光伏电站系统的合理维护对于发电量的贡献有所帮助。我们建议应加强组件生产商与系统开发商的沟通频率，并为建设高品质的光伏电站作出贡献。

[1] 李钟实.太阳能光伏发电系统设计施工与维护[M]. 北京：人民邮电出版社， 2010.

[2] GB/Z 19964-2005，光伏电站接入电力系统的技术规定[S].

[3] CGC004-2011，并网光伏发电专用逆变器技术条件[S].

[4] 徐超.光伏电站监理分析[R].常州，2012.