光伏電站設(shè)備損耗分析

目前，我國光伏產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入規(guī)模化發(fā)展階段，越來越多的光伏電站進(jìn)入長達(dá)25年的運(yùn)營期。運(yùn)營期間發(fā)電水平是影響電站經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵因素，因此如何保障光伏電站高效發(fā)電成為運(yùn)營商面臨的首要問題。而解決該問題前，首先需進(jìn)行光伏電站設(shè)備損耗分析，明白電站損耗發(fā)生在哪里。 　　以光伏方陣吸收損耗和逆變器損耗為主的電站損耗 　　光伏電站出力除受資源因素影響外，還受電站生產(chǎn)運(yùn)行設(shè)備損耗的影響，電站設(shè)備損耗越大，發(fā)電量越小。光伏電站設(shè)備損耗主要包括四類：光伏方陣吸收損耗、逆變器損耗、集電線路及箱變損耗、升壓站損耗等。 　　（1）光伏方陣吸收損耗是從光伏方陣經(jīng)過匯流箱到逆變器直流輸入端之間的電量損耗，包括光伏組件設(shè)備故障損耗、遮擋損耗、角度損耗、直流電纜損耗以及匯流箱支路損耗； 　　（2） 逆變器損耗是指逆變器直流轉(zhuǎn)交流所引起的電量損耗，包括逆變器轉(zhuǎn)換效率損耗和MPPT最大功率跟蹤能力損耗； 　?。?） 集電線路及箱變損耗是從逆變器交流輸入端經(jīng)過箱變到各支路電表之間的電量損耗，包括逆變器出線損耗、箱變變換損耗和廠內(nèi)線路損耗； 　?。?） 升壓站損耗是從各支路電表經(jīng)過升壓站到關(guān)口表之間的損耗，包括主變損耗、站用變損耗、母線損耗及其他站內(nèi)線路損耗。 　　經(jīng)過對綜合效率在65%~75%、裝機(jī)容量分別為20MW、30MW和50MW的三個光伏電站10月份數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示光伏方陣吸收損耗和逆變器損耗是影響電站出力的主要因素，其中光伏方陣吸收損耗最大，占比約20~30%，逆變器損耗次之，約占2~4%，而集電線路及箱變損耗和升壓站損耗相對較小，總共約占2%左右。 　　進(jìn)一步分析上述30MW的光伏電站，其建設(shè)投資約4億元左右，該電站在10月份損耗電量為274.66萬kW•h，占理論發(fā)電量的34.8%，如果按一度電1.0元計算，10月份共損失411.99萬元，對電站經(jīng)濟(jì)效益影響巨大。 　　如何降低光伏電站損耗，提高發(fā)電量 　　光伏電站設(shè)備的四類損耗中，集電線路及箱變損耗和升壓站損耗通常與設(shè)備自身性能關(guān)系密切，損耗比較穩(wěn)定。但如果設(shè)備發(fā)生故障，將會引起較大的電量損失，因此要保證其正常穩(wěn)定運(yùn)行。而對于光伏方陣和逆變器，可以通過前期施工和后期運(yùn)維盡量減少損耗，具體分析如下。 　?。?） 光伏組件和匯流箱設(shè)備故障損耗 　　光伏電站設(shè)備很多，上述示例中的30MW光伏電站有420臺匯流箱，每個匯流箱下有16條支路（共6720條支路），每條支路有20塊電池板（共134400塊電池板），設(shè)備總量巨大。而數(shù)量越多，設(shè)備發(fā)生故障的頻率就越高，產(chǎn)生的電量損失也越大。常見的問題主要有光伏組件燒毀、接線盒起火、電池板碎裂、引線虛焊，匯流箱支路故障等，為了降低這部分的損耗，一方面要加強(qiáng)竣工驗收力度，通過有效的驗收手段保障電站設(shè)備與是從質(zhì)量，包括出廠設(shè)備質(zhì)量、設(shè)備安裝、排布達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，電站施工質(zhì)量等；另一方面要提升電站智能化運(yùn)行水平，通過智能化輔助手段進(jìn)行運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，及時找出故障源，進(jìn)行點對點的故障排查，提升運(yùn)維人員的工作效率，降低電站損耗。 　　（2） 遮擋損耗 　　由于光伏組件安裝角度、排布方式等因素影響，導(dǎo)致部分光伏組件被遮擋，影響光伏陣列的功率輸出，導(dǎo)致電量損失。因此，在電站設(shè)計施工過程中，要避免光伏組件處于陰影中，同時為了降低熱斑現(xiàn)象對光伏組件的損壞，應(yīng)加裝適量旁路二極管將電池組串分為若干部分，使得電池串電壓和電流按比例損失，減少損失電量。 　?。?） 角度損耗 　　光伏陣列的傾角根據(jù)目的不同在10°～ 90°范圍內(nèi)變化，通常選擇所處的緯度。角度選擇一方面影響太陽輻射強(qiáng)度，另一方面由于塵埃、積雪等因素影響光伏組件發(fā)電量，例如角度設(shè)定45°以上時，能夠使20～30cm厚的積雪靠自重滑落，較少因積雪遮擋造成的電量損失。同時，可通過智能化輔助手段控制光伏組件角度，以適應(yīng)季節(jié)、天氣等變化，最大限度提升電站發(fā)電量。 　?。?） 逆變器損耗 　　逆變器損耗主要體現(xiàn)在兩方面，一是逆變器轉(zhuǎn)化效率引起的損耗，二是逆變器的MPPT最大功率跟蹤能力引起的損耗。這兩方面都是由逆變器自身性能決定，通過后期運(yùn)維降低逆變器損失的效益較小，因此鎖定電站建設(shè)初期的設(shè)備選型，通過選擇性能較優(yōu)的逆變器降低損耗。后期運(yùn)維階段，可通過智能化手段采集逆變器運(yùn)行數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，為新建電站的設(shè)備選型提供決策支持。 　　通過以上分析可知，損耗將造成光伏電站的巨大損失，應(yīng)首先通過降低重點區(qū)域損耗提高電站的綜合效率。一方面通過有效的驗收工具保證電站的設(shè)備及施工質(zhì)量；另一方面在電站運(yùn)維過程中，要借助智能化輔助手段，提升電站的生產(chǎn)運(yùn)行水平，提高發(fā)電量。（郭丹 撰稿）