对于建成投运的大型光伏电站,电站的运维是其高效安全运行的基础。为了保证光伏电站的系统效率,提高电站发电量,应该针对电站的环境和气候条件制定合理的运维方案。
系统效率的影响因素
光伏电站的系统效率是衡量系统运行情况的最直接的标准,在太阳辐照资源确定的情况下,系统效率决定了一个光伏电站的发电量。在进行光伏电站设计时,都要对光伏电站的年发电量进行仿真模拟,对应确定一个合理的系统效率,作为后期运行维护的参考标准。并网光伏发电系统的总效率由太阳电池阵列的效率、逆变器的效率、交流并网效率三部分组成。
太阳电池阵列效率η 1,太阳电池阵列在太阳辐射强度下,实际的直流输出功率与理论功率之比。太阳电池阵列在能量转换与传输过程中的损耗主要包括:组件匹配损失、表面尘埃遮挡损失、光谱失配损失、温度的影响以及直流线路损失等。
逆变器转换效率η 2,逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比。其中损耗主要包括逆变器转换损失、******功率点跟踪(MPPT)精度损失等。
并网效率η 3,即从逆变器输出经 10kV 升压然后并入 35kV 或 110kV 变电站的传输效率,其中损耗主要的是升压变压器的效率损失和交流电气连接的线路损耗。
综上,光伏电站系统的总效率为η =η 1*η 2*η 3,在电站设计阶段,可以通过光伏阵列布局优化、组件电流分档等措施减少损耗,提高系统效率,在关键设备选型时,对组件和逆变器的性能进行严格管控,可以提高光伏电站的可靠稳定性。
在光伏电站的运营阶段,制定经济合理的的运维方案,保证电站安全可靠性,提高电站的发电量。首先应对电站设备的运行状态进行实时监控,进行日常的巡检,消除安全隐患,保证关键设备的正常高效运行;其次还应对光伏电站的发电数据进行统计分析,针对环境和气候条件,找到影响发电量的主要因素,制定合理的方案,减少损耗。对于太阳辐照资源和环境温度,没有办法进行改善提高,只能做好记录,用以对光伏电站的系统效率的分析验证。对于中国西北地区的光伏电站,灰尘遮蔽是影响发电量的重要因素,西北地区干旱缺水,风沙很大,组件受到灰尘遮蔽的情况严重,如图 1 所示。灰尘遮蔽会减少组件接收的光辐照量,
影响系统效率,降低发电量;局部遮蔽会引起热斑效应,造成发电量损失,影响组件的寿命,同时造成安全隐患.
组件清洗方案的经济性分析
根据前面的分析,灰尘遮蔽会严重影响组件的输出功率,进而会减少电站的发电量。为了减少灰尘遮蔽的影响,可以对组件进行定期清洗。应该结合光伏电站的环境和气候特点、预测发电量和清洗费用,制定经济性******的清洗方案,即清洗组件带来的发电量增益与清洗组件的费用相比收益最高。下面以青海锡铁山项目为例进行分析说明如何确定灰尘遮挡的******容忍度。灰尘遮挡对发电量损失与预测发电量有关,不同电站、不同月份的灰尘遮挡的******容忍值也会不同。
现在通过简单的建模对考虑灰尘遮蔽影响的发电量进行计算。对于灰尘的沉积速度,我们引入月遮蔽率的概念,即一个月的时间灰尘沉积对太阳辐照强度的影响比率,若该月的理论预测发电量,每月清洗次数,简单起见假设遮蔽率是线性变化,通过微分,可以求出其******的极值,即发电量******,是光伏电站******的运行状态。从上式可以看到,不同月份的灰尘遮蔽的******容忍值与电站的发电量、电站灰尘的沉积速度和组件清洗成本等因素有关,电站的理论月发电量可以参考预测发电量,目前组件的清洗成本约 1 元/块,锡铁山 100MWp 光伏电站清洗一次的成本约 44 万元,则对于不同的月遮蔽率 Sm 可以确定******发电量,同时可以确定每月遮蔽******容忍值,在不同月份不同遮蔽率对应的尘遮蔽的******容忍值。不同的月遮蔽率对应的遮蔽******容忍值变化较大;由于固定支架对应的各个月份的发电量差异不大,因此绝大多数月份的******容忍遮蔽率基本相同;另外由于清洗费用比较高,所以导致灰尘遮蔽的******容忍值较高,应寻求降低清洗成本和方法,进一步提高发电量。在实际运维中,首先要前期调研和运行初期的数据统计分析,对电站的灰尘遮蔽情况进行详细的评估,同时结合组件清洗所需的时间确定******的组件清洗计划,以提高发电量。
灰尘遮蔽对中国西北地区的光伏电站有较大影响,灰尘遮蔽会减弱光辐照强度,降低组件的发电量,同时局部灰尘遮蔽可能会导致热斑效应,损失发电量的同时会造成安全隐患。在光伏电站的运维过程中,应根据光伏电站的预测发电量、电站场址的灰尘沉积速度和组件清洗成本确定******的灰尘遮蔽容忍值,以此经济性******的清洗方案,提高电站的发电量。对于组件的清洗方法和要求,请参照技术部门提供的组件清洁维护技术规范书,需要特别强调的一定要避免组件局部清洗不净。另外由于目前清洗成本较高,使得******遮蔽容忍值较高,因此寻求与专业化的清洗公司合作,降低清洗成本和风险,是目前提高发电量的重要方向。
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