光伏組件在中國西北荒漠電站應用實例的分析

■ 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有限公司；2.浙江正泰太陽能科技有限公司)

0 引言

太陽能光伏電站在系統設計、安裝施工及實際應用過程中，往往會因組件陣列串并聯功率參數不匹配、逆變器轉換效率不穩定、安裝角度不一致、環境污染嚴重、部分陣列脫網或被雜草遮擋、維護不及時等諸多因素導致光伏電站的實際設計容量與并網輸出容量相差過大，從而使投資商的發電回報率及光伏電站使用壽命大打折扣[1]。本文通過結合由浙江正泰集團公司(下文簡稱正泰)承建、位于西北荒漠地區寧夏石嘴山、2010年實現并網發電的10 MWp大型地面光伏電站的實際應用環境，對3年來該電站的實際發電量與各年度的系統衰減進行分析，并希望通過此研究為光伏新能源行業的發展作出貢獻。

1 寧夏石嘴山市環境條件介紹

正泰寧夏光伏電站 (38°214′N，105°581′E)所在地海拔1395 m；采暖設計溫度為-13.78 ℃；冷卻設計溫度28.48 ℃；地球溫度振幅30.08 ℃；當地霜凍天數153 d。該光伏電站位于干旱、半干旱地區的石嘴山市 (38°21′N～39°25′N，105°58′E～106°39′E)。石嘴山市的全年氣象數據如表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發電項目一期建設容量10 MWp，已于2010年底以35 kV單回線路接入西河橋變并網發電[2]。電站所用組件主要以2009年生產的組件為主。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10MWp。各逆變器對應的理論設計容量皆為1 MWp，單晶、多晶和硅基薄膜組件每MWp設計裝機功率、實際并網功率皆為1 MWp，實際系統發電量結合實際并網容量加以計算。表2為正泰寧夏石嘴山10 MWp并網光伏電站容量分配統計情況。

表1 石嘴山市全年氣象數據

表2 電站容量分配統計

3 系統發電量分析

調研了寧夏石嘴山10 MWp光伏電站2010～2013年的實際發電量、環境溫度、日輻照量的實際值，并對各參數間的對應關系進行分析。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電量分析。

圖1 2011、2012年各逆變器發電量分析/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發電量分析。

圖2 2010～2013年不同容量組件每MW發電量分析

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電量高于薄膜組件陣列，單晶與多晶陣列發電量差異不明顯。通過系統3年的運行，晶體硅光伏組件各系統單元未出現明顯的發電量下降，硅基薄膜1、硅基薄膜3的光伏組件發電量有所衰減。部分單元出現發電量稍有回升現象，經調查是因系統維護人員定期加強了對該單元的清洗與日常維護，說明加強對光伏電站的日常維護是提升發電輸出的有效措施[3]。

4 環境氣候與發電量關系分析

為探索環境氣候變化對光伏電站系統發電量的影響，隨機抽取第4單元光伏組件陣列多晶1 CHSM6610P對應的系統進行研究，變化規律見圖3與圖4。

圖3 日照強度與環境溫度變化分析

圖4 系統發電量與日照強度變化分析

從圖3與圖4日照強度與環境溫度及系統發電量與日照強度彼此間的變化規律可看出，正泰寧夏石嘴山10 MWp電站地區的日照強度與環境溫度呈正相關波動，且系統發電量與日照強度之間關聯性較為明顯。

<1)，且各件產品是否為不合格品相互獨立．

5 光伏組件安裝尺寸及多年應用形變量分析

考慮到不同地區環境氣候對光伏組件結構及應用變量的影響，隨機抽取該電站中不同規格型號的組件進行安裝尺寸及組件關鍵尺寸的統計，并將其與正泰光伏組件邊框尺寸出廠檢驗標準進行對比以便確認光伏組件在實際運輸、電站施工安裝及應用過程中對組件各關鍵形態的影響，相關數據信息見圖5和表3。

圖5 光伏組件尺寸檢測圖例

表3 組件應用關鍵尺寸統計(單位：mm；精度：1 mm)

圖5中A、C表示光伏組件邊框長邊實測尺?寸；B、D表示光伏組件對角線實測尺寸；E表示光伏組件邊框短邊實測尺寸；G、F表示光伏組件支架實測安裝尺寸。

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

6 光伏電站管理的建議

為使光伏組件生產廠商與系統開發商能更準確了解光伏電站中所遇到的各種問題，我們提出對光伏電站的建設采用不定期表單回訪的方式，對光伏系統的發電量、電氣回路、系統結構、組件材料、接線盒等關鍵因素進行跟蹤，此舉可使光伏組件生產廠商與系統開發商達到雙贏效果[4]。

7 總結

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電量分析可知，晶硅組件發電量高于薄膜組件，單晶與多晶陣列發電量差異不明顯。通過3年的系統運行，晶體硅光伏組件各系統單元未出現明顯發電量下降，薄膜光伏組件發電量有所衰減。

2)從電站地區的日照強度與環境溫度分析可知，兩者呈正相關波動，且系統發電量與日照強度之間關聯性較為明顯。

3)結合正泰光伏組件安裝應用可知，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械性能可滿足常規使用。

4)從電站晶體硅各系統單元變化曲線知，光伏電站在剛并網投入使用前期發電量的離散性較大，造成此現象的原因是由于電站管理人員前期維護經驗不足、階段性系統調試等，隨著光伏組件維護清洗頻率的增加，光伏系統的輸出功率將有所提高。

由此可見，對于現行工藝水準所制造的晶體硅及硅基薄膜光伏電池在實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，且光伏電站系統的合理維護對于發電量的貢獻有所幫助。我們建議應加強組件生產商與系統開發商的溝通頻率，并為建設高品質的光伏電站作出貢獻。

[1] 李鐘實.太陽能光伏發電系統設計施工與維護[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的技術規定[S].

[3] CGC004-2011，并網光伏發電專用逆變器技術條件[S].

[4] 徐超.光伏電站監理分析[R].常州，2012.