提高分布式光伏项目发电量的主要技术因素分析

摘 要：分布式光伏项目的发电量对项目投资收益至关重要。本文分析了影响发电量的主要技术因素，并提出了解决办法。

关键词：光伏；技术；发电量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.148

自2013年下年来国家发布补贴政策以来，分布式光伏发电项目得到快速发展。截至2017年6月底，全国分布式光伏累计装机1743万千瓦。如何提高项目的发电量对收益至关重要，其中设计、施工和运维各阶段容易出现的主要技术问题应是关注的重点。

1 分布式光伏项目的主要组成及工程流程

分布式光伏发电指在用户屋顶建设，以用户侧自发自用、多余电量上网的光伏发电设施。基本设备包括光伏方阵支架、光伏电池组件、直流汇流箱、直流配电柜、逆变器、交流配电柜、隔离变压器、并网柜、计量柜等设备，另外还有监控装置。

分布式光伏发电项目工程流程包括屋顶部分设计（含组件、线缆、汇流柜、维护过道、防雷等）、接入方案设计、接入施工图设计，屋面部分施工、地面部分施工、工程验收等。

2 各阶段容易出现的主要技术问题及其解决方法

（1）安装角度。组件安装角度对光伏发电量影响很大，一般项目大都直接选择在屋面平铺，即与屋面的倾角相同。在实际中应考虑以下技术要点：便于灰尘清洗和风雪清扫；北坡一般抬高支架，但需要分析抬高方案的成本与收益；如果屋顶使用成本较贵或者工厂业主出于申请工厂补贴而对容量有需求，可以通过适当降低倾角增加安装容量。

（2）组件隐裂。隐裂是光伏组件中较为常见的故障，对发电量影响较大。德国哈默林太阳能研究所的研究表明，发电量损失会随隐裂的数量增加而增大，具体见下图。由于其发生原因多样，因此应采取进行相应的技术措施。

安装前红外检查。由于室外环境的温度变化，导致了封装材料的热胀冷缩，电池片上下表面的张力差异会产生和加剧裂纹。另外光伏组件在运输和搬运过程中，由于道路颠簸和不按照要求卸货、堆放、吊装、开箱等也有可能产生隐裂。检查一般使用EL 测试仪，随机抽检比例大约在万分之五左右。如果隐裂出现较多，则根据具体情况增加检查比例。

安装过程中的控制措施。在安装前的搬运过程中，安装工人直接用手接触玻璃面、通过抓接线盒或导线来拎起整个组件、直接搬抬四角、直接背在背上搬运、搬运中存在较大颠簸、大风状况中搬运等情况下，都极有可能产生隐裂。安装过程中，固体物件掉落到组件表面，在组件边框上钻孔，站立、倚靠、躺卧在组件板上，踩踏组件板，在组件板上堆放与组件不相关的物品、紧固件安装扭矩过大等，都有可能引起隐裂。针对上述问题，采取的必要技术措施：主要有组件到达安装地之前，技术员给安装工人提供必要的培训；安装过程中，技术员要增加来回检查的频率；安装完成、并网之前，要再次进行EL检测。

及时处理隐裂组件。后期运维过程中加强对有隐裂现象的光伏组件的关注，发现问题及时处理，避免其影响发电效率。

（3）PID衰减。PID效应（Potential Induced Degradation）又称电势诱导衰减，是电池组件的封装材料和其上下表面的材料、电池片与其接地金属边框之间的高电压作用下出現离子迁移，而造成组件性能衰减的现象。弗劳恩霍夫太阳能研究所的研究表明，PID效应会导致发电量发生较大幅度的减少，采取抗PID措施后发电量可以得到一定的回升。

针对PID产生原因，可以采取相应的技术措施。采购用玻璃代替背板的双波组件。加强监造，检查和控制工厂的封装环境湿度，以期降低水气进入组件的程度。安装完成后可以采用串联组件的负极接地或是在晚间对组件和大地之间施加正电压。但负极直接接地会造成安全隐患，特别是运维人员的人身安全，所以需要安装电流监测及分断保护系统。

（4）线损控制。光伏系统的线缆损耗是指由于电缆压降导致的欧姆损耗，主要包括从组件直流输出一直到逆变器直流输入段之间的直流损耗、从逆变器交流输出端到并网柜之间的交流损耗。

把线缆损耗控制在2%以内，可以采取适当的技术措施来解决。合理布放汇流箱、逆变器等设备的位置。选用合适的线径。降低整个系统拓扑的复杂性。降低线缆的运行温度，包括对于方阵或组串之间的外露连接线缆，应通过镀锌钢套管进行保护；要避免阳光直接照射，采用较好耐受环境的扎带将光伏直流线缆固定在组件下方的支架上且不接触屋面；对于进入汇流箱的电缆，可通过铝合金桥架或镀锌钢管（如两个半边管）的形式避免外露。

（5）污染控制。本文的污染包括工厂排放物及天气原因造成的灰尘、积垢。分布式项目大都建在工厂屋顶，因为喷涂等生产工艺，屋面会存在各种污染。另外光伏发电系统运行过程中，会受到其所处环境灰尘的影响。光伏面板表面的灰尘积累，会造成玻璃透光率下降和面板吸收的辐射量降低，进而导致电池的输出性能下降。波士顿大学2014年的一项研究表明环境及其灰尘对发电量的影响，见下图。

针对工厂自身污染的影响，可以采取的技术措施包括：在设计阶段，避开工厂污染的排放屋面区域；适当提高安装角度，便于雨水冲洗或清洗；抬高排放烟筒的高度；调整烟筒的污染物排放方向。针对灰尘可以采取人工或者机器人清洗的方式。关于清洗的频率，需要根据当地的环境、下雨的情况、清洗的成本等综合因素确定。另外需要注意清洗的力度，防止造成组件的隐裂。

（6）大数据的应用.大型分布式光伏电站组件积灰严重，不易清扫。组件场地大，运维人员数量较少，易造成管理漏洞。另外还存在运行人员流动强、经验和知识不易积累传递等问题。

针对上述问题，光伏电站要引入智能运维和大数据技术。具体而言，要通过以太网线和光纤，将组件、逆变器、电表、气象站、汇流箱、变压器、辐照仪等设备数据采集至光伏数据服务器，并通过GPRS、3G或以太网等将数据发送至光伏监控数据平台。通过该平台，可以收集组串甚至组件级的实时发电数据，对于不正常的发电组串及时告警，帮助运维人员快速判断和处理问题，从而降低故障率，增加发电量和投资收益。

3 结束语

影响分布式光伏项目发电效率的因数众多。针对其项目特征，在设计、施工和运维中要重视可能出现的技术问题，否则会损失电量，还有可能引发设备的安全运行问题。本文以此为背景，讨论影响发电量的主要技术因素，并结合相关资料，对各阶段的主要技术因素进行分析，提出了解决方案，对分布式光伏从业人员有一定的参考作用。

参考文献：

[1]PID-ANALYSIS AND MITIGATION，Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE.

[2]Quantifying the Risk of Power Loss in PV Modules due to Micro Cracks，M.K?ntges，25th European Photovoltaic Solar Energy Conference，Valencia，Spain，6-10 September2010.

[3]Energy yield Loss Caused DustDeposition on Photovoltaic Panels，Arash Sayyah，Solar Energy，September，2014.

作者简介：徐社永 （1978-），男，陕西韩城人，硕士，国家一级建造师，从事电力工程的项目管理和技术管理工作。endprint