集中式光伏電站發(fā)電效率提升策略

程榮

摘 要：近年來(lái)科技發(fā)展十分迅速，電力企業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)模式愈發(fā)完善，在電力企業(yè)發(fā)展中，集中式光伏電站的運(yùn)行受到了諸多因素影響，需要結(jié)合運(yùn)行情況對(duì)集中式光伏電站運(yùn)行效率進(jìn)行提升。本文對(duì)集中式光伏電站的發(fā)電效率現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查，同時(shí)分析了影響集中式光伏電站效率的因素，對(duì)如何提升集中式光伏電站的發(fā)電效率制定了相應(yīng)提升策略。

關(guān)鍵詞：集中式;光伏電站;腐化;提升策略

1 前言

集中式光伏電站的發(fā)電量，即發(fā)電效率主要由三個(gè)因素來(lái)決定：一是裝機(jī)容量;二是峰值小時(shí)數(shù);三是系統(tǒng)效率。當(dāng)集中式光伏電站的地點(diǎn)和規(guī)模確定以后，前兩個(gè)因素基本上已經(jīng)定了，要想提高集中式光伏電站的發(fā)電效率，只能從“系統(tǒng)效率”上下功夫。集中式光伏電站在運(yùn)行中受諸多因素的影響，導(dǎo)致其對(duì)電力的生產(chǎn)與輸送形成阻礙，只有制定針對(duì)性的效率提升方法，才能全面提高集中式光伏電站的發(fā)電效率，以及順利的輸入電網(wǎng)。

2 影響發(fā)電效率的因素

集中式光伏電站在實(shí)際操作過(guò)程中通過(guò)太陽(yáng)光能的照射進(jìn)行發(fā)電，在光源強(qiáng)烈的時(shí)候才能夠使集中式光伏電站產(chǎn)生足夠的電力輸送。集中式光伏電站發(fā)電效率可達(dá)87.22%，如表1所示。

2.1 自然因素

2.1.1 溫度影響折減

溫度是光伏組件受影響的一個(gè)重要參數(shù)。一般情況下，晶硅電池的溫度系數(shù)為-0.35～-0.45%/℃，非晶硅電池的溫度系數(shù)為-0.2%/℃，而光伏組件的溫度并不等于環(huán)境溫度。如在正午12點(diǎn)前后時(shí)間段，太陽(yáng)輻射處于峰值。

2.1.2 不可利用的輻射

伏電站獲得的總輻射量值，包括各種輻射強(qiáng)度的直接輻射、散射輻射、反射輻射，并非所有的輻射都能利用于發(fā)電。如，逆變器需要在輻照度大于50W/m2時(shí)才能啟動(dòng)發(fā)電，輻照度在100W/m2以下時(shí)輸出功率極低，即使在陽(yáng)光好的地方或時(shí)間段，也有無(wú)法利用的太陽(yáng)能輻射。

2.1.3 灰塵、遮擋損耗

灰塵的覆蓋，以及遮擋對(duì)光伏組件的發(fā)電量影響較大，灰塵密度越大，遮擋越嚴(yán)重，則發(fā)電效率下降越多，隨著時(shí)間的推移灰塵在靜態(tài)下密度達(dá)到12.64g/m3時(shí)，對(duì)發(fā)電效率的影響可達(dá)20%。

2.2 設(shè)備因素

光伏電站發(fā)電的過(guò)程是多種設(shè)備結(jié)合的過(guò)程，如果某一部分出現(xiàn)故障，就會(huì)影響整體的電力生產(chǎn)，對(duì)于電力供應(yīng)的效果也會(huì)有所降低，設(shè)備因素是影響光伏系統(tǒng)效率的最主要原因。

2.2.1 逆變器、交流并網(wǎng)的效率

雖然逆變器效率考慮了不同負(fù)載率后的加權(quán)轉(zhuǎn)換效率，但實(shí)際使用中，加權(quán)效率能達(dá)到97.5%左右，逆變器由于跟蹤的滯后也會(huì)造成能量損失;同時(shí)，交流并網(wǎng)在升壓的過(guò)程中能量損失可達(dá)5%。

2.2.2 設(shè)備故障

集中式光伏電站減少發(fā)電量一半都是來(lái)自于設(shè)備故障。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格做好各設(shè)備的組件匹配、MPPT精度、直流線路等選型，以提升整體運(yùn)行能力。

2.2.3 零件腐化

工作環(huán)境會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備的工作效率帶來(lái)一定的影響，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備的腐蝕。當(dāng)物體與外界環(huán)境形成化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)時(shí)，從根本上導(dǎo)致了材料的劣化和破壞。很多時(shí)候，因過(guò)早變質(zhì)而使材料失效的現(xiàn)象頻頻發(fā)生。由于這個(gè)原因造成資源浪費(fèi)和能源消耗不在少數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，幾乎所有的物體都有腐蝕、材料退化和破壞。

2.3 人為因素

2.3.1 設(shè)計(jì)不當(dāng)

設(shè)計(jì)集中式光伏電站考慮的大多是提高發(fā)電量及降低建設(shè)成本的問(wèn)題，對(duì)選址及后期的維護(hù)工作考慮少。如造成發(fā)電量損失最嚴(yán)重的就是“間距設(shè)計(jì)不當(dāng)”。由于光伏電站大都采用豎向布置，下沿的少量遮擋往往會(huì)造成整個(gè)組串輸出功率極具下降，造成的發(fā)電量損失。另外，高差所帶來(lái)的遮擋折減，較高的建（構(gòu)）筑物對(duì)光伏陣列造成遮擋也會(huì)影響發(fā)電效率。

2.3.2 清潔不及時(shí)

由于集中式光伏電站范圍大，清潔自動(dòng)化水平不高，水沖用水量及人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，如一次沙塵暴可能會(huì)造成發(fā)電量直接降低5%以上，及時(shí)有效清潔管理難度大。

3 發(fā)電效率提升策略

為確保整個(gè)電力系統(tǒng)的良好運(yùn)行，各種能量輸出功率能夠有效調(diào)節(jié)，滿足負(fù)荷，有效跟蹤，提供更安全穩(wěn)定的電力服務(wù)。要提高集中式光伏發(fā)電站的電能傳輸，就要解決自然環(huán)境因素、設(shè)備因素和人為因素的影響。

3.1 減少自然因素影響

增加光伏組件上光的來(lái)源主要有直接照射到光伏組件上的部分和間接照射到電池組件上的部分：一是在光伏方陣間隔建設(shè)光滑面，使照射到這部分的陽(yáng)光通過(guò)反射裝置，反射到光伏組件上;二是在光伏支架上安裝固定裝置，固定裝置內(nèi)裝置反射面，反射面位于光伏組件上部，使照射到這部分的陽(yáng)光反射到太陽(yáng)能光伏組件上，并且反射裝置可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)裝置跟蹤旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，在光伏方陣中間種植綠色植物，增設(shè)綠化帶，不但可以有效的防止風(fēng)沙和揚(yáng)塵，提高發(fā)電轉(zhuǎn)換效率，還能改變生態(tài)，美化環(huán)境。通過(guò)對(duì)光伏板噴水、灑水清洗，水流到地上正好給植被澆水，全面吸收利用。

3.2 采用先進(jìn)智能設(shè)備

一是積極采用微型逆變器并網(wǎng)技術(shù)，將逆變器直接與單個(gè)光伏組件集成，為每個(gè)光伏組件單獨(dú)配備一個(gè)具備交直流轉(zhuǎn)換功能和最大功率點(diǎn)跟蹤功能的逆變器模塊，將光伏組件發(fā)出的電能直接轉(zhuǎn)換成交流電能供交流負(fù)載使用或傳輸?shù)诫娋W(wǎng)。把旁路二極管適配到每個(gè)組件接線盒旁，以防止“熱點(diǎn)效應(yīng)”的產(chǎn)生，并將部分遮陽(yáng)或電池芯片故障對(duì)系統(tǒng)效率的損害降至最低。同時(shí)，在太陽(yáng)方陣的直流對(duì)流盒中設(shè)置反二極管，以防止平行元件串之間形成回路，造成能量浪費(fèi)，降低元件壽命;二是充分利用空間加裝擴(kuò)展，適應(yīng)不同安裝方向和角度的監(jiān)控檢測(cè)系統(tǒng)，將微逆變器技術(shù)與電力線載波通信技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)電網(wǎng)交流母線采集各個(gè)微逆變器和光伏組件的輸出功率，以及狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控。同時(shí)，優(yōu)化通信線路，減少系統(tǒng)連線負(fù)擔(dān)，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高發(fā)電效益;三是從整體出發(fā)，電力企業(yè)應(yīng)根據(jù)實(shí)際環(huán)境條件，選用一些自身化學(xué)性能或者耐腐蝕性能屬性強(qiáng)的機(jī)械設(shè)備。安裝機(jī)械設(shè)備后，改進(jìn)和升級(jí)防腐工作，使化工機(jī)械的防腐性能得到有效的提高。在此過(guò)程中，機(jī)械還可以接觸到外部介質(zhì)的金屬表面涂裝，通過(guò)防腐材料進(jìn)行改進(jìn)。最終，機(jī)械金屬表面與外界介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，防止腐蝕問(wèn)題的發(fā)生。同時(shí)，在重點(diǎn)管理過(guò)程中時(shí)刻關(guān)注電化學(xué)腐蝕，在進(jìn)行化學(xué)機(jī)械腐蝕防護(hù)工作時(shí)，經(jīng)常在海水、河水和土壤中采用電化學(xué)腐蝕防腐措施，順利的情況下可以選用陽(yáng)極犧牲的方法，這往往涉及到鎂、鋅、鋁等材料。

4 結(jié)語(yǔ)

集中式光伏電站發(fā)電效率雖然提升，但是需要明確其制約因素，采取動(dòng)態(tài)治理措施，加大日常管理力度，將集中式發(fā)電站進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、行標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)化管理，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)達(dá)標(biāo)，定期維護(hù)電站的運(yùn)行，全面提升集中式光伏電站的電力供應(yīng)效率，為項(xiàng)目建設(shè)贏得安全效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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