光伏組件在中國(guó)西北荒漠電站應(yīng)用實(shí)例的分析

■ 楊松 沈道軍 羅易 周承軍 王仕鵬 沈建良 黃海燕

(1.浙江正泰新能源開發(fā)有限公司；2.浙江正泰太陽(yáng)能科技有限公司)

0 引言

太陽(yáng)能光伏電站在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝施工及實(shí)際應(yīng)用過程中，往往會(huì)因組件陣列串并聯(lián)功率參數(shù)不匹配、逆變器轉(zhuǎn)換效率不穩(wěn)定、安裝角度不一致、環(huán)境污染嚴(yán)重、部分陣列脫網(wǎng)或被雜草遮擋、維護(hù)不及時(shí)等諸多因素導(dǎo)致光伏電站的實(shí)際設(shè)計(jì)容量與并網(wǎng)輸出容量相差過大，從而使投資商的發(fā)電回報(bào)率及光伏電站使用壽命大打折扣[1]。本文通過結(jié)合由浙江正泰集團(tuán)公司(下文簡(jiǎn)稱正泰)承建、位于西北荒漠地區(qū)寧夏石嘴山、2010年實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電的10 MWp大型地面光伏電站的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，對(duì)3年來該電站的實(shí)際發(fā)電量與各年度的系統(tǒng)衰減進(jìn)行分析，并希望通過此研究為光伏新能源行業(yè)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

1 寧夏石嘴山市環(huán)境條件介紹

正泰寧夏光伏電站 (38°214′N，105°581′E)所在地海拔1395 m；采暖設(shè)計(jì)溫度為-13.78 ℃；冷卻設(shè)計(jì)溫度28.48 ℃；地球溫度振幅30.08 ℃；當(dāng)?shù)厮獌鎏鞌?shù)153 d。該光伏電站位于干旱、半干旱地區(qū)的石嘴山市 (38°21′N～39°25′N，105°58′E～106°39′E)。石嘴山市的全年氣象數(shù)據(jù)如表1所示。

2 電站容量分配介紹

正泰承建的寧夏光伏電站并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目一期建設(shè)容量10 MWp，已于2010年底以35 kV單回線路接入西河橋變并網(wǎng)發(fā)電[2]。電站所用組件主要以2009年生產(chǎn)的組件為主。第1～10單元光伏組件陣列涉及的晶體硅及薄膜組件型號(hào)有多晶CHSM6610P組件2 MWp，單晶CHSM6610M組件3 MWp，單晶CHSM5612M組件2 MWp，硅基薄膜組件3 MWp，共計(jì)10MWp。各逆變器對(duì)應(yīng)的理論設(shè)計(jì)容量皆為1 MWp，單晶、多晶和硅基薄膜組件每MWp設(shè)計(jì)裝機(jī)功率、實(shí)際并網(wǎng)功率皆為1 MWp，實(shí)際系統(tǒng)發(fā)電量結(jié)合實(shí)際并網(wǎng)容量加以計(jì)算。表2為正泰寧夏石嘴山10 MWp并網(wǎng)光伏電站容量分配統(tǒng)計(jì)情況。

表1 石嘴山市全年氣象數(shù)據(jù)

表2 電站容量分配統(tǒng)計(jì)

3 系統(tǒng)發(fā)電量分析

調(diào)研了寧夏石嘴山10 MWp光伏電站2010～2013年的實(shí)際發(fā)電量、環(huán)境溫度、日輻照量的實(shí)際值，并對(duì)各參數(shù)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行分析。圖1為寧夏石嘴山10 MWp光伏電站 2011、2012年不同類型逆變器的發(fā)電量分析。

圖1 2011、2012年各逆變器發(fā)電量分析/MW

圖2為寧夏石嘴山10 MWp光伏電站2010～2013年不同容量組件每MW發(fā)電量分析。

圖2 2010～2013年不同容量組件每MW發(fā)電量分析

由圖1、2分析可知，正泰寧夏石嘴山10 MWP電站2011和2012年晶體硅組件陣列發(fā)電量高于薄膜組件陣列，單晶與多晶陣列發(fā)電量差異不明顯。通過系統(tǒng)3年的運(yùn)行，晶體硅光伏組件各系統(tǒng)單元未出現(xiàn)明顯的發(fā)電量下降，硅基薄膜1、硅基薄膜3的光伏組件發(fā)電量有所衰減。部分單元出現(xiàn)發(fā)電量稍有回升現(xiàn)象，經(jīng)調(diào)查是因系統(tǒng)維護(hù)人員定期加強(qiáng)了對(duì)該單元的清洗與日常維護(hù)，說明加強(qiáng)對(duì)光伏電站的日常維護(hù)是提升發(fā)電輸出的有效措施[3]。

4 環(huán)境氣候與發(fā)電量關(guān)系分析

為探索環(huán)境氣候變化對(duì)光伏電站系統(tǒng)發(fā)電量的影響，隨機(jī)抽取第4單元光伏組件陣列多晶1 CHSM6610P對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)進(jìn)行研究，變化規(guī)律見圖3與圖4。

圖3 日照強(qiáng)度與環(huán)境溫度變化分析

圖4 系統(tǒng)發(fā)電量與日照強(qiáng)度變化分析

從圖3與圖4日照強(qiáng)度與環(huán)境溫度及系統(tǒng)發(fā)電量與日照強(qiáng)度彼此間的變化規(guī)律可看出，正泰寧夏石嘴山10 MWp電站地區(qū)的日照強(qiáng)度與環(huán)境溫度呈正相關(guān)波動(dòng)，且系統(tǒng)發(fā)電量與日照強(qiáng)度之間關(guān)聯(lián)性較為明顯。

<1)，且各件產(chǎn)品是否為不合格品相互獨(dú)立．

5 光伏組件安裝尺寸及多年應(yīng)用形變量分析

考慮到不同地區(qū)環(huán)境氣候?qū)夥M件結(jié)構(gòu)及應(yīng)用變量的影響，隨機(jī)抽取該電站中不同規(guī)格型號(hào)的組件進(jìn)行安裝尺寸及組件關(guān)鍵尺寸的統(tǒng)計(jì)，并將其與正泰光伏組件邊框尺寸出廠檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比以便確認(rèn)光伏組件在實(shí)際運(yùn)輸、電站施工安裝及應(yīng)用過程中對(duì)組件各關(guān)鍵形態(tài)的影響，相關(guān)數(shù)據(jù)信息見圖5和表3。

圖5 光伏組件尺寸檢測(cè)圖例

表3 組件應(yīng)用關(guān)鍵尺寸統(tǒng)計(jì)(單位：mm；精度：1 mm)

圖5中A、C表示光伏組件邊框長(zhǎng)邊實(shí)測(cè)尺?寸；B、D表示光伏組件對(duì)角線實(shí)測(cè)尺寸；E表示光伏組件邊框短邊實(shí)測(cè)尺寸；G、F表示光伏組件支架實(shí)測(cè)安裝尺寸。

由表3可知，正泰公司生產(chǎn)的光伏組件在寧夏石嘴山電站中實(shí)際應(yīng)用多年的產(chǎn)品各尺寸指標(biāo)應(yīng)用失效率極低。同時(shí)說明正確性施工安裝是確保光伏電站產(chǎn)品性能的重要因素。

6 光伏電站管理的建議

為使光伏組件生產(chǎn)廠商與系統(tǒng)開發(fā)商能更準(zhǔn)確了解光伏電站中所遇到的各種問題，我們提出對(duì)光伏電站的建設(shè)采用不定期表單回訪的方式，對(duì)光伏系統(tǒng)的發(fā)電量、電氣回路、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組件材料、接線盒等關(guān)鍵因素進(jìn)行跟蹤，此舉可使光伏組件生產(chǎn)廠商與系統(tǒng)開發(fā)商達(dá)到雙贏效果[4]。

7 總結(jié)

1)從正泰寧夏石嘴山10 MWP電站2011和2012年晶體硅組件與薄膜組件陣列發(fā)電量分析可知，晶硅組件發(fā)電量高于薄膜組件，單晶與多晶陣列發(fā)電量差異不明顯。通過3年的系統(tǒng)運(yùn)行，晶體硅光伏組件各系統(tǒng)單元未出現(xiàn)明顯發(fā)電量下降，薄膜光伏組件發(fā)電量有所衰減。

2)從電站地區(qū)的日照強(qiáng)度與環(huán)境溫度分析可知，兩者呈正相關(guān)波動(dòng)，且系統(tǒng)發(fā)電量與日照強(qiáng)度之間關(guān)聯(lián)性較為明顯。

3)結(jié)合正泰光伏組件安裝應(yīng)用可知，在正確施工前提下安裝的光伏組件形變量極低，說明一般光伏組件的機(jī)械性能可滿足常規(guī)使用。

4)從電站晶體硅各系統(tǒng)單元變化曲線知，光伏電站在剛并網(wǎng)投入使用前期發(fā)電量的離散性較大，造成此現(xiàn)象的原因是由于電站管理人員前期維護(hù)經(jīng)驗(yàn)不足、階段性系統(tǒng)調(diào)試等，隨著光伏組件維護(hù)清洗頻率的增加，光伏系統(tǒng)的輸出功率將有所提高。

由此可見，對(duì)于現(xiàn)行工藝水準(zhǔn)所制造的晶體硅及硅基薄膜光伏電池在實(shí)際光伏電站中的衰減率，晶體硅電池低于硅基薄膜光伏電池，且光伏電站系統(tǒng)的合理維護(hù)對(duì)于發(fā)電量的貢獻(xiàn)有所幫助。我們建議應(yīng)加強(qiáng)組件生產(chǎn)商與系統(tǒng)開發(fā)商的溝通頻率，并為建設(shè)高品質(zhì)的光伏電站作出貢獻(xiàn)。

[1] 李鐘實(shí).太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工與維護(hù)[M]. 北京：人民郵電出版社， 2010.

[2] GB/Z 19964-2005，光伏電站接入電力系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)定[S].

[3] CGC004-2011，并網(wǎng)光伏發(fā)電專用逆變器技術(shù)條件[S].

[4] 徐超.光伏電站監(jiān)理分析[R].常州，2012.