光伏組件積塵遮擋損失測試方法探究

廣東產品質量監督檢驗研究院 ■ 董雙麗劉書強 林榮超 胡振球

光伏組件積塵遮擋損失測試方法探究

廣東產品質量監督檢驗研究院 ■ 董雙麗*劉書強 林榮超 胡振球

系統分析積塵遮擋造成光伏組件發電功率損失的原因，總結一套簡易可行的積塵遮擋損失測試方法。以廣東某5.5 MWp分布式光伏發電系統為例，通過測試組件清洗前、后的最大功率來獲得組件的積塵遮擋損失。結果表明，4個不同組串上抽測組件的平均積塵遮擋損失分別為1.5%、1.3%、1.4%、4.5%，組件積塵遮擋損失的大小與表面積塵程度高度一致，證實了該測試方法的有效性。

積塵遮擋；損失；原因；測試方法

0 引言

隨著我國發展新能源產業諸多利好政策的出臺和新能源并網接入技術條件的日趨成熟，越來越多的光伏發電系統陸續并網發電。單位功率下發電量直接關乎并網光伏發電系統的收益率，因此，諸如灰塵遮擋、串并聯失配、交直流線損等一些影響光伏發電系統實際發電量的不利因素[1]越來越被重視。本文深入分析了積塵遮擋造成光伏組件發電功率損失的原因，提出積塵遮擋損失的測試方法，并結合實地測試數據進行分析。

1 積塵遮擋損失的定義和成因

積塵遮擋損失是指由灰塵或污漬遮擋而造成的損失[2]。積塵遮擋造成光伏方陣發電功率損失的原因主要包括兩個方面：

1)當玻璃蓋板表面有灰塵顆粒時，實際達到光伏玻璃蓋板表面的光強較無積塵時少，相應地，達到太陽電池的光強也減少[3]，光電效應比清潔狀態下弱，這是積塵遮擋造成發電功率損失的一個關鍵因素。

2)積塵的覆蓋、由積塵吸收的光能轉變而來的熱，都會使光伏組件的散熱變慢，增大了組件的溫升損失；有些組件甚至因為溫度過高而出現熱斑[4]，導致整個組件損壞而不能發電。這是積塵遮擋造成發電功率損失的另一個關鍵因素，因此，積塵狀態下的發電功率要比清潔狀態少。

2 積塵遮擋損失的測試方法

用cetisPV-CTF1光伏陣列功率測試儀，分別檢測清洗前和清洗后選定組件的I-V 特性，同時記錄光強和組件背板溫度，讀取修正到STC條件下的最大功率。為提高數據的準確性，每次測試都在輻照度、溫度穩定的條件下連續測試至少3次，取中間值；此外，清洗后的組件必須靜置一段時間，待溫度穩定后，再進行測試。將組件清洗前、后的STC最大功率進行比較，得出此狀態下的積塵遮擋損失。組件積塵遮擋損失η的計算方法為：

式中，P1、P2分別為清洗前、后STC最大功率。

3 實例分析

3.1 光伏發電系統概況

示例系統是廣東某屋頂分布式光伏發電系統，于2014年底建成，共安裝多晶硅組件21440塊，裝機總容量5.5 MWp；設計采用固定傾角安裝、分塊發電、集中并網方案，經變壓器升壓，并入10 kV交流電網，系統共分為3個區域。

3.2 測試方案

現場選定代表積灰普遍情況的組串4個，其中1、2號區域各選1串，3號區域因容量大，南、北向各選1串(編號為3#、4#)。斷開選定組串，在每個選定組串上選取代表積灰普遍情況的組件3塊，按上文提出的測試和計算方法，獲得3塊組件的積塵遮擋損失，計算3塊組件的平均積塵遮擋損失。

3.3 結果與分析

表1給出了各組件清洗前、后STC最大功率，以及測試時刻的輻照度和組件背板溫度，列出了由式(1)計算得到的各組件積塵遮擋損失和所在串選定組件積塵遮擋損失平均值。各組串選定組件積塵遮擋最嚴重區域圖如圖1所示。

表1 組件積塵遮擋損失

圖1 清洗前圖片

由表1可知，1#～3#組串選定組件平均積塵遮擋損失相差較小，分別為1.5%、1.3%、1.4%，而4#組串選定組件平均積塵遮擋損失為4.5%，明顯高于前3個值。

由圖1可知，1#～3#組串選定組件表面積塵程度相似，僅有少許積塵，而4#組串選定組件的積塵很厚且遮擋面積大，這很好地解釋了1#～3#組串選定組件平均積塵遮擋損失相差無幾且遠小于4#組串選定組件相應值的原因。積塵程度與積塵遮擋損失大小的高度一致性，證實了該方法的可行性。

CNCA/CTS 0016-2015《并網光伏電站性能監測與質量評估技術規范》明確規定[2]：若光伏電站沒有設定值，積塵損失的平均測試結果原則上不超過5%。由測試結果可知，1#～4#組串選定組件的積塵遮擋損失都滿足標準要求，但4#組串選定組件的積塵遮擋損失與標準限定值很接近。因此，應及時清洗4#組串所在區域的光伏組件，否則積塵遮擋將會嚴重影響該區域的發電量。

4 總結

本文提出的測試方法科學合理，對于評估積塵遮擋對光伏發電系統發電功率的影響具有重要的意義。由于要對清洗后組件進行最大功率測試，便捷有效的清洗方法是本測試方法得以推廣實施的關鍵。清洗的快慢直接關乎整體測試效率，而且清洗的潔凈程度直接影響積塵遮擋損失的準確度，因此，不斷提高清洗的速度和潔凈度是提高該測試方法的效率和準確度的有效手段。

[1] van Sark W G J H M, Reich N H, Müller B, et al. Review of PV performance ratio development[A]. World Renewable Energy Congress[C], Denver: Red Hook, NY: Curran, 2012: 4795－4800.

[2] CNCA/CTS 0016-2015, 并網光伏電站性能檢測與質量評估技術規范[S].

[3] Alonso-Garcia M C, Ruiz J M. Experimental study of mismatch and shading effects in the I-V characteristic of a photovoltaic module [J]. Solar Energy Materials & Solar Cells, 2006, 90: 329－340.

[4] 趙春江，崔容強. 太陽能建材技術的研究與開發——光伏屋頂熱性能的調查[J]. 太陽能學報, 2003, 24(3): 352－356.

2016-06-06

董雙麗(1990—)，女，碩士，主要從事光伏產品的檢測、科研工作。dongsl1@126.com