淺析光伏電站如何提升發(fā)電效率

寧夏賀蘭京能新能源有限公司 劉 銘

光伏電站裝機容量30MW，在原址為蘆葦沼澤地建成總占地面積約1200畝，魚塘水面面積約850畝，是特有的“漁光互補”型光伏發(fā)電項目，以其為例淺析光伏電站如何提升發(fā)電效率。

1 影響發(fā)電量背景原因

光伏電站距周邊魚塘較多且離濕地區(qū)域較近，加上光伏區(qū)螃蟹養(yǎng)殖，吸引了大量的鳥類來此次捕食。固定的光伏組件成為了鳥類棲息的落腳點，鳥類在棲息的過程中將糞便遺留到了光伏組件上，在光伏組件上形成大量的熱斑，嚴(yán)重得影響了光伏組件的安全運行和發(fā)電量[1]；電站原址為蘆葦灘，魚塘注水后蘆葦開始瘋漲，進(jìn)入夏季蘆葦?shù)母叨纫殉^光伏組件下沿，對光伏組件形成遮擋，造成大量組件形成熱斑，影響發(fā)電量。

電站特殊的方陣結(jié)構(gòu)，清洗成本是普通地面光伏電站的4倍，外委單位清洗成本較高、周期較長且不能及時清除組件表面臟污，影響電站總體發(fā)電效率；由于光伏組件投運6年之久，部分組件背板接線盒內(nèi)接線燒融斷裂，造成組件衰減至額定功率1/3，部分組件受外界因素和組件邊框長時間受力，組件鋼化玻璃面破損，組件損壞[2]；夏季環(huán)境溫度較高，集裝箱式逆變器散熱通風(fēng)管道通風(fēng)量有限，運行至中午階段逆變器溫度較高，影響逆變器轉(zhuǎn)換效率。

圖1 光伏區(qū)組件落鳥情況

圖2 光伏區(qū)蘆葦生產(chǎn)情況

圖3 組件臟污情況

2 解決方案實施及效果對比

為提高電站發(fā)電效率、提升發(fā)電量，針對上述5項問題逐項制定解決方案：

賀蘭光伏電站共115100塊光伏組件，全區(qū)共2884串組件，每串由40塊（上下兩排，分別20塊）組件構(gòu)成，長度為20.18米。為為從根本上解決光伏組件上鳥類的棲息問題，增加鳥類（特別是大型鳥類）在組件上沿停留難度，每隔10米在排組件上安裝一個固定支架，支架上拉設(shè)防鳥線，在組件串兩端固定支架上用OC型花籃螺絲拉緊防鳥線，防鳥線細(xì)而滑，鳥抓不住且著陸后細(xì)防鳥線容易晃動以達(dá)到防鳥效果，這樣在保證不傷害鳥類的前提下減少在光伏組件上棲息鳥的數(shù)量，從而降低鳥糞對光伏組件的影響，提升發(fā)電量。

修繕電站門口南邊棄用多年的水泵房，打通魚塘水域，針對魚塘內(nèi)已生長出蘆葦情況，集中對所有光伏區(qū)魚塘進(jìn)行補水加高水位，魚塘內(nèi)放置草魚約7萬斤，用草魚吃掉一部分蘆葦，對于已經(jīng)生長起來的蘆葦進(jìn)行人工清除，從而有效避免蘆葦生長過快遮擋組件。

對于外委單位清洗組件成本較高、周期較長并且不能及時清除組件表面臟污問題，自主采購清洗機、臨時聘用兩位勞務(wù)人員每天進(jìn)行組件清洗，每月對全站組件清洗一遍，兩位勞務(wù)人員年度勞務(wù)報酬約為6萬元，而外委單位清洗一次組件費用就在6萬元左右，一年清洗4次，總費用約24萬元。自主清洗組件既節(jié)省成本還能根據(jù)組件臟污情況及時對組件進(jìn)行清理，同工況下清洗組件前后對比發(fā)電量總體提升約8.44%。保證組件表面清潔度，從而提高發(fā)電效率[3]。

無人機紅外測溫。對于部分光伏組件背板接線盒內(nèi)接線燒融斷裂，部分組件玻璃面破損問題，邀請同胞電站利用無人機進(jìn)行紅外測溫，排查熱斑組件及玻璃面破損的組件165塊，并邊檢查邊修復(fù)更換，將紅外測溫發(fā)現(xiàn)的缺陷組件聯(lián)系組件廠家及時進(jìn)行修復(fù)，確保組件完好。

加強逆變器通風(fēng)散熱。對于夏季逆變器散熱通風(fēng)不佳、轉(zhuǎn)換效率低問題，將逆變器集裝箱上的7處細(xì)濾棉拆除、保留粗濾面，且每季度集中對逆變器進(jìn)行衛(wèi)生清掃，確保逆變器衛(wèi)生干凈的同時增強散熱通風(fēng)，對比同環(huán)境溫度和同負(fù)荷情況下，拆除細(xì)濾棉后，逆變器柜內(nèi)溫度降低3.5℃左右，逆變器實時轉(zhuǎn)換效率提升2%左右。

圖4 電站組件清洗前后發(fā)電量提升效果對比

3 電站總體發(fā)電能效提升分析

針對上述存在的5項問題，電站經(jīng)過10個多月的綜合治理，截止2021年10月31日，電站在304天左右的時間里，其中有144天左右的陰雨浮沉天氣、2天全站停電的情況下，累計完成發(fā)電量3670萬千萬時，完成年度計劃的84.96%。同時根據(jù)《光伏發(fā)電效率技術(shù)規(guī)范》GB/T 39857-2021光伏發(fā)電單元能效計算方法，得出2020年光伏發(fā)電單元能效約為85.58%,2021年光伏發(fā)電單元能效約為90.91%，同比提升約5.33%，提升效果明顯[4]。

計算方法：測試步驟獲取的測試數(shù)據(jù)按式計算光伏發(fā)電單元能效：PRsys=（Esys.r/cIsys）/（Gsys/G0），式中：PRsys為光伏發(fā)電單元能效；Esys.r為r時段光伏發(fā)電單元輸出的總發(fā)電量，單位為千瓦時（kWh）；cIsys為光伏發(fā)電單元安裝容量，單位為千瓦（kW）；Gsys為r時段光伏發(fā)電單元光伏方陣傾斜面單位面積總輻照量，單位為千瓦時每平方米（kWh/m2）；G0為標(biāo)準(zhǔn)條件下的輻照度，G0=1，單位為千瓦每平方米（kW/m2）。

3.1 鞏固措施

持續(xù)開展水草治理，確保進(jìn)入冬季前全部清理干凈光伏區(qū)雜草，防止火災(zāi)隱患。持續(xù)開展組件清洗工作，確保組件表面清潔。加強光伏區(qū)巡視檢查，發(fā)現(xiàn)防鳥線掉落、松動后，及時進(jìn)行緊固修復(fù)。加強魚塘內(nèi)水質(zhì)檢測，確保水系良好，否則將會導(dǎo)致魚塘內(nèi)魚類大量死亡、引來大量飛鳥，鳥屎會嚴(yán)重遮擋組件形成熱斑，熱斑嚴(yán)重時燒損組件。加強逆變器、匯流箱等設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，減少故障停機時間。定期開展光伏區(qū)組件紅外測溫，及時修復(fù)熱斑、破碎組件，確保組件完好。

3.2 總結(jié)及建議

自主清洗組件時避免精益求精。由于自主清洗人員較少，如果清洗過程中精益求精，組件是徹底清洗干凈了，但是全部清洗一遍組件周期將會很長，導(dǎo)致總的發(fā)電量提升不明顯?？焖儆盟畬⒔M件表面浮灰清洗干凈，全部清洗一遍組件用時較短，發(fā)電量提升明顯；水草治理過程中，采用人工割草時將草從水面以下割掉，水將從切割處灌入草中心、草會徹底死掉，若從水面以上割掉草將會從根重新發(fā)芽長出；加強員工技能培訓(xùn)，提高設(shè)備檢修維護(hù)的業(yè)務(wù)能力，提高各項工作任務(wù)的執(zhí)行力；防鳥線安裝過程中，必須要安裝在組串上邊沿正上方，如果超前或滯后，將都會失去防鳥功能。