发布时间 : 星期六 文章第2章 太阳能光伏发电系统更新完毕开始阅读
第2章 太阳能光伏发电系统
（如第3章表3-2和3-3所示），再乘以这时段的天数即可；另一种是从当地附近气象台站获得近十年或更长时间的水平面太阳辐照量，根据光伏方阵的类型、倾角和方位等进行修正，得到实际方阵上的太阳辐照量，再除以1,000W/m2即可。后一种方法比较复杂，涉及的因素较多，也很难定量。所以，通常的做法是先采用第一种方法初步确定，再利用当地水平面太阳辐照量数据按比例给予修正。
近几年，我国多地出现了雾霾天气，特别是雾霾严重的京津冀和长三角地区，光伏电站的发电量受到了很大的影响。北京和上海的分布式屋顶电站，在雾霾严重的天气，发电量要比晴朗天气降低60%～90%。有人综合了NASA和国家气象局的数据发现，2013年北京地区的太阳辐照量比2012年减少了10%，主要原因是受雾霾的影响。北京市环保局公布的2013年全年空气污染天数共计189天，占全年总天数的51.8%，重度污染天数达到58天。西安市2013年污染天数达227天，空气质量全国排在后十名内，一座300kWp屋顶光伏电站，12月至2月的实际发电量仅仅是理论计算发电量的39.2%～53.6%。
雾霾主要通过两种方式影响光伏电站的发电量：一是低空中的悬浮物将增加对太阳光的吸收和反射，减弱了到达光伏组件的太阳辐照度；二是如果雾霾天气长期持续，光伏组件表面将累积污染颗粒物，导致发电量的进一步降低。所以，按照NASA或者我国气象台站提供的几年前的数据来估算光伏电站的发电量，还需要考虑近几年出现的雾霾天气的影响。 2.5.2 影响发电量的十项因素
在光伏发电系统装机容量给定的情况下，实际发电量将要受多种因素的影响。以下归纳了十项影响发电量的因素：
1.电站场址的影响
在发电效率一定的条件下，光伏发电系统的发电量与当地的太阳辐照量成正比，所以选择合适的场址是使系统发电量最大化的最重要措施之一。
太阳的辐照度和光谱特性随气象条件和周围环境变化。在进行光伏发电系统可行性研究时，要争取当地气象台站、地质和电力等部门的密切配合，掌握近十年或更长一些时间的太阳能辐射资源情况，收集场地的基本信息，了解当地电力消纳情况和公共电网的外输能力等等，避免盲目建设，盲目施工，还要实地考察场地周围的环境，避免异物遮挡，避免建在风口，避免发生自然灾害等等。
48
第2章 太阳能光伏发电系统
现在有些光伏电站建好了，半年一年并不了网，或者平时弃光限电，发的电白白浪费了，但光伏组件照样在衰减。在有些地区，近几年雾霾特别严重，发电量将大打折扣，建设电站的投资回收期将大大延长。
2.光伏方阵型式、朝向和倾角的影响
通常跟踪方阵可比固定方阵发更多的电，这是采用跟踪方阵一个突出的好处。但是当跟踪方阵成本增加的百分比高于或接近发电量增加的百分比时，便宁愿采用固定方阵，因为跟踪方阵毕竟不如固定方阵可靠，且运维费用较高。
通常认为应该让光伏方阵朝向正南。在我国西北部，夏天峰值太阳辐照度的时刻是在正午稍后，光伏方阵的方位选择在正南稍微偏西一些（如5o）可能更好。一般光伏电站要运行25年以上，发电量的很小增益也能够带来巨大的利益。
对于不同类型的光伏发电系统，光伏方阵的最佳倾角是不同的。像光控太阳能路灯照明系统，负载的工作时间随季节变化，其特点是以日照时间决定负载每天的工作时间。冬天日照时间短，太阳辐照量小，而夜间负载工作时间长，耗电量大。系统设计要考虑冬天尽可能多发电，倾角应该比当地纬度大一些。对于主要为光伏水泵、制冷空调等夏季负载供电的光伏发电系统，则应考虑为夏季负载提供较多的发电量，倾角应该比当地纬度小一些。对于大型并网光伏发电系统，是以全年接受到的太阳辐照量最大为原则，来确定光伏方阵的最佳倾角。在高纬度地区，如果倾角太大导致支架抗风能力减弱，影响了可靠性，就宁愿将倾角减小一点。对于建在屋顶上的光伏方阵，如果改变朝向和倾角将会损害屋顶结构，那么最好是顺其自然。 3.光伏组件衰减的影响
要选择质量好和信誉度高的供应商采购光伏组件，从源头上保障发电量衰减较小。这几年，光伏组件供应商提供的产品鱼龙混杂，不乏有一年内就衰减百分之几到百分之十几的。通常规定，25年光伏组件的衰减率不能超过20%，但是极少数公司进行过长时间的寿命验证试验。
在初期，为了使发电量最大化，注意到了光伏方阵与逆变器、控制器的电压或电流相匹配，但随着时间的推移，光伏组件的老化，有可能落到电压或电流匹配窗口之外，最终导致发电量的损失。
4.光伏组件组合失配的影响
49
第2章 太阳能光伏发电系统
众所周知，凡是串联就会由于组件的电流差异造成电流损失；凡是并联就会由于组件的电压差异造成电压损失。按规定，光伏方阵中光伏组件的组合失配率应控制在±3%以下。
为了减少组合失配，应该在光伏方阵安装前挑选电流特性和衰减特性一致的组件进行串联。但是实际操作不是这样的，几乎都是开箱后就直接拿来安装，没有进行现场审核或检测，组件的性能完全寄托在组件供应商的信誉上了。
5.光伏组件表面沙尘污染的影响
光伏方阵的输出电流与方阵上的太阳辐照度成正比。光伏组件表面累积了沙尘和其他异物，输出功率就必然降低。极端情况下表面污染可能使发电量降低20%～40%，平时也有百分之几的损失。近年大气环境污染日趋恶化，大气中漂浮颗粒物含量不断增加，晶硅光伏组件的面板为钢化玻璃，长期裸露，自然会堆积大量有机物和沙尘，组件表面的污染日趋严重。
在大西北沙尘多发地，要把定期清洗或擦拭光伏方阵作为光伏电站运维工作的重要环节来计划。这样一来，就会增加清洗组件的频次，直接造成大型光伏电站运维成本的提高。
在这方面，跟踪方阵有个突出的好处，就是不容易累积沙尘，允许延长清洗时间的间隔。当方阵转动到较大倾角时，特别是在有风和下雨时，沙尘容易脱落。
解决光伏组件表面累积沙尘和有机物问题的另一个办法，是在封装玻璃表面喷涂有自清洁功能的纳米二氧化钛镀层，这种镀层具有超亲水性和光催化活性，具有强氧化能力，化学稳定性也好，使得光伏组件有自清洁功能，从而降低了人工清洗的频次。有人在西安采用自清洁纳米镀层的光伏组件进行过试验，发电量可比常规的光伏组件提高2.66%。采用这种方法的主要问题是，镀层的使用寿命和可靠性尚需实践加以验证。
6.光伏组件和逆变器工作温度的影响
无论是光伏组件还是逆变器等电子设备，工作温度过高，都会降低效率。例如，光伏组件输出电压对工作温度很敏感，温度每上升1℃，晶体硅光伏组件最大输出功率和开路电压下降约0.35%。由20块250Wp组件串联组成的组串，当温度升高40℃时，输出功率就要降低700W，输出电压就要降低84V，相当可观了。又如，25℃下额定功率为3kW的逆变器，在40℃下的最大输出能力只有2.5kW了。
50
第2章 太阳能光伏发电系统
为了避免温度对发电量的影响，应该保持光伏方阵和逆变器等良好的通风条件。
7.逆变器效率和MPPT效率的影响
逆变器是整个光伏电站的大脑，需要保证其输出功率与光伏方阵输出功率匹配，使得逆变器始终能够对光伏方阵进行最大输出功率点跟踪（MPPT）。并网光伏电站的MPPT功能在逆变器里面完成，并网逆变器的MPPT效率目前都在96%以上，超出MPPT的范围，效率将降低。
其实，MPPT效率是决定光伏电站发电量最关键的因素之一，其重要性远超过逆变器本身的效率，现在国内外逆变器在相同的条件下对比发电量，相差可能高达20%，这个差异的主要原因就是MPPT效率。
MPPT的效率等于硬件效率乘以软件效率，硬件效率主要由电流传感器的精度及采样电路的精度来决定，软件效率主要由采样频率来决定。MPPT实现的方法有很多种，但不管用哪种方法，首先要测量组件功率的变化，再对变化做出反应。这其中最关键的部件就是电流传感器，它的精度和线性误差将直接决定硬件效率，而软件的采样频率也是由硬件的精度来决定的。
电流传感器有开环和闭环两种，开环电流传感器测量精度99%，线性精度99%，总测量误差2%；闭环电流传感器测量精度99.6%，线性精度99.9%，总测量误差0.5%。如果采用开环电流传感器，组件功率发生2%的变化，逆变器根本就测不出来。由于开环电流传感器误差较大，采样频率也要降低，否则会发生振荡，所以软件的效率也只能达到99%，也就是说，使用开环电流传感器的逆变器，MPPT极限效率只有97%。采用闭环电流传感器的逆变器，MPPT极限效率可以达到99.5%。在市面上，开环电流传感器比闭环电流传感器大约便宜30%，现在有些供应商，为了降低成本，采用价格低的开环电流传感器，但对外宣称MPPT效率还能超过97%，严重误导用户，损害用户的利益。
在这方面，采用跟踪方阵有个突出的好处，与固定方阵相比，就是方阵上的太阳辐照度提早进入和延晚退出MPPT的控制范围，所以逆变器每天有更长的时间处于高效率工作状态。
通常所说的逆变器（整机）效率，是表示它自身功率损耗的大小。容量较大的光伏逆变器还要给出满负载工作和低负载工作下的效率值。一般KW级以下的逆变器的效率应为85%以上；几十KW级的效率应为90%以上；数百KW级的效率应
51