光伏組件積塵遮擋損失測(cè)試方法

朱鵬凱

摘 要：針對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組件積塵遮擋損失，在簡(jiǎn)單介紹損失定義與成因的基礎(chǔ)上，提出損失測(cè)試方法，并結(jié)合實(shí)例驗(yàn)證了這一測(cè)試方法的合理性、可行性、有效性與準(zhǔn)確性，為實(shí)際的組件損失測(cè)試及組件清洗工作安排等提供定量化評(píng)價(jià)方法。

關(guān)鍵詞：光伏組件；積塵遮擋損失；損失計(jì)算

如今，光伏發(fā)電技術(shù)已在我國(guó)得到大規(guī)模利用，在減少一次能源消耗、環(huán)境保護(hù)等方面發(fā)揮出重要作用。在光伏發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中，包含成百上千個(gè)組件，每個(gè)組件都決定了系統(tǒng)的發(fā)電量和發(fā)電效率。如果組件被積塵遮擋，無法吸收太眼光，則會(huì)對(duì)系統(tǒng)發(fā)電量造成顯著的影響。

1光伏組件積塵遮擋損失基本定義與形成原因分析

光伏組件積塵遮擋損失即因?yàn)榻M件表面被灰塵遮擋而無法正常工作，由此造成的損失。由于積塵遮擋而使光伏方陣產(chǎn)生功率損失的機(jī)理為：

（1）如果玻璃蓋板的表面附著大量灰塵顆粒，則真正被玻璃蓋板吸收的光將變少，降低電池光強(qiáng)，導(dǎo)致光電效應(yīng)明顯下降，進(jìn)而產(chǎn)生不同程度的功率損失[1]。

（2）無論是灰塵的不斷覆蓋，還是積灰在吸收光能后釋放出的熱，均會(huì)使組件散熱壓力變大，造成散熱速度變慢，進(jìn)而增加溫升損失；部分組件甚至由于溫度過高產(chǎn)生熱斑，使組件損壞，無法正常發(fā)電?？梢姡e塵對(duì)組件功率有重大影響，是引起功率下降的主要原因，相比于無積塵狀態(tài)，有積塵時(shí)組件實(shí)際功率要小很多。

2光伏組件積塵遮擋損失測(cè)試方法

采用cetisPV-CTF1光伏陣列功率測(cè)試儀對(duì)清洗前后的某固定光伏組件進(jìn)行測(cè)試，明確積塵與無積塵兩種狀態(tài)下組件的伏安特性，并對(duì)背板溫度及光強(qiáng)進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，最后通過修正獲得最大功率值。此時(shí)，為保證數(shù)據(jù)真實(shí)性與準(zhǔn)確性，測(cè)試需要在相同條件下進(jìn)行3次以上，取各測(cè)試結(jié)果的中間值；另外，組件在清洗以后應(yīng)靜置，待其溫度保持穩(wěn)定以后方可測(cè)試。對(duì)比清洗前后組件修正后的最大功率值，即可確定由積塵遮擋造成的實(shí)際損失，計(jì)算公式如下：

（1）

式（1）中， 表示組件清洗前修正后最大功率值； 表示組件清洗后修正后最大功率值； 表示由積塵遮擋造成的實(shí)際損失[2]。

3案例分析

3.1系統(tǒng)概況

以某分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)建成于2016年初，含21000余塊光伏組件，按固定傾角進(jìn)行安裝，并在分塊發(fā)電后進(jìn)行集中并網(wǎng)，采用變壓器實(shí)現(xiàn)升壓，在升壓后直接并入交流電網(wǎng)，可將整個(gè)系統(tǒng)分成1#-3#3個(gè)不同的區(qū)域[3]。

3.2測(cè)試方案

選擇4個(gè)積塵情況具有一定代表性的組串，1#區(qū)和2#區(qū)均選擇1個(gè)組串，由于3#區(qū)容量相對(duì)較大，所以在南側(cè)和北側(cè)各選擇1個(gè)組串。選好的組串即為1#、2#、3#南與3#北。然后將所選組串完全斷開，于各組串分別選擇3個(gè)積塵情況具有一定代表性的組件，記為a，b，c，采用上述方法進(jìn)行測(cè)試與計(jì)算，得出組件損失結(jié)果和平均損失結(jié)果。

3.3測(cè)試結(jié)果

3.3.11#組串

（1）1#組串a(chǎn)組件清洗前、后最大功率值分別為230.0W和232.5W，背板溫度分別為61.6℃和62.4℃，積塵遮擋損失為1.1%；

（2）1#組串b組件清洗前、后最大功率值分別為229.7W和233.3W，背板溫度分別為61.7℃和63.2℃，積塵遮擋損失為1.5%；

（3）1#組串c組件清洗前、后最大功率值分別為227.7W和231.9W，背板溫度分別為62.4℃和62.9℃，積塵遮擋損失為1.8%；

1#組串3個(gè)組件的平均損失為1.5%。

3.3.22#組串

（1）2#組串a(chǎn)組件清洗前、后最大功率值分別為230.5W和232.6W，背板溫度分別為70.1℃和62.3℃，積塵遮擋損失為0.9%；

（2）2#組串b組件清洗前、后最大功率值分別為236.1W和239.6W，背板溫度分別為64.1℃和63.7℃，積塵遮擋損失為1.4%；

（3）2#組串c組件清洗前、后最大功率值分別為227.7W和231.5W，背板溫度分別為70.2℃和64.3℃，積塵遮擋損失為1.6%；

2#組串3個(gè)組件的平均損失為1.3%。

3.3.33#南組串

（1）3#南組串a(chǎn)組件清洗前、后最大功率值分別為240.4W和243.4W，背板溫度分別為66.7℃和69.9℃，積塵遮擋損失為1.2%；

（2）3#南組串b組件清洗前、后最大功率值分別為236.1W和239.6W，背板溫度分別為64.1℃和63.7℃，積塵遮擋損失為1.4%；

（3）3#南組串c組件清洗前、后最大功率值分別為229.6W和233.5W，背板溫度分別為65.2℃和67.0℃，積塵遮擋損失為1.6%；

3#南組串3個(gè)組件的平均損失為1.4%。

3.3.43#北組串

（1）3#北組串a(chǎn)組件清洗前、后最大功率值分別為232.8W和243.8W，背板溫度分別為66.7℃和59.4℃，積塵遮擋損失為4.5%；

（2）3#北組串b組件清洗前、后最大功率值分別為233.4W和244.6W，背板溫度分別為66.9℃和59.7℃，積塵遮擋損失為4.6%；

（3）3#北組串c組件清洗前、后最大功率值分別為232.4W和242.8W，背板溫度分別為68.0℃和59.7℃，積塵遮擋損失為4.3%；

3#北組串3個(gè)組件的平均損失為4.5%。

3.4結(jié)果分析

從以上測(cè)試結(jié)果可以看出，1#組串、2#組串和3#南組串3個(gè)組件的平均損失結(jié)果相近，在1.3%-1.5%的范圍內(nèi)，但3#北組串3個(gè)組件的平均損失結(jié)果達(dá)到4.5%，遠(yuǎn)高于前3組。根據(jù)清洗前各組串實(shí)際情況可知，1#組串、2#組串和3#南組串的積塵情況沒有明顯差異，積塵程度較輕，但3#北組串不僅積塵較厚，而且遮擋面積相對(duì)較大，這即為該組串平均損失結(jié)果高于其它三組的原因。組串組件的積塵程度和損失計(jì)算結(jié)果有很高的一致性，說明所用測(cè)試與計(jì)算方法合理可行[4]。

按照現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范的要求，如果光伏電站未給出設(shè)定值，則光伏組件因積塵遮擋產(chǎn)生的平均損失不得大于5%。由上述測(cè)試結(jié)果可得，這四組組件均未超出標(biāo)準(zhǔn)，但需要注意的是，3#北組串平均損失結(jié)果已經(jīng)和標(biāo)準(zhǔn)的臨界值5%十分接近，隨著積塵不斷增厚、遮擋面積不斷增大，很快就會(huì)達(dá)到5%以上。因此，應(yīng)立即對(duì)該組串所在范圍內(nèi)全部組件實(shí)施清洗，否則將對(duì)實(shí)際發(fā)電量造成較大影響，尤其是3#區(qū)容量相對(duì)較大，應(yīng)引起格外的重視[5]。

4結(jié)束語(yǔ)

上述提出的損失測(cè)試方法合理可行，能定量評(píng)估光伏組件由于積塵遮擋產(chǎn)生的損失。然而，需要注意的是，因需要對(duì)清洗后的光伏組件實(shí)施測(cè)試，所以高效且便捷的組件清洗方式是決定該方法能否大范圍推廣的決定性因素。光伏組件清洗速度影響到測(cè)試效率，清洗是否潔凈關(guān)系到測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性。基于此，保證組件清洗的潔凈度并加快清洗速度是使該測(cè)試方法得出準(zhǔn)確結(jié)果的前提，在實(shí)際工作中應(yīng)引起相關(guān)人員的高度重視。

參考文獻(xiàn)

[1]米晨旭.積塵情況下光伏組件數(shù)學(xué)模型研究[J].風(fēng)力發(fā)電，2017（4）：18-21.

[2]張傳升.北京地區(qū)多種光伏組件發(fā)電性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究[J].可再生能源，2016，34（8）：1117-1123.

[3]劉濤，周滬生，王濤，等.光伏組件積塵檢測(cè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2017，16（7）：37-39.

[4]陳東兵，李達(dá)新，時(shí)劍，等.光伏組件表面積塵及立桿陰影對(duì)電站發(fā)電功率影響的測(cè)試分析[J].太陽(yáng)能，2011（9）：39-41.

[5]王莉，董鋆剛.荒漠中光伏發(fā)電量受光伏組件積塵的影響和自動(dòng)清潔經(jīng)濟(jì)效益研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)旬刊，2015（12）：169-170.

（作者單位：英利能源（中國(guó)）有限公司）