提高分布式光伏項目發電量的主要技術因素分析

摘 要：分布式光伏項目的發電量對項目投資收益至關重要。本文分析了影響發電量的主要技術因素，并提出了解決辦法。

關鍵詞：光伏；技術；發電量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.148

自2013年下年來國家發布補貼政策以來，分布式光伏發電項目得到快速發展。截至2017年6月底，全國分布式光伏累計裝機1743萬千瓦。如何提高項目的發電量對收益至關重要，其中設計、施工和運維各階段容易出現的主要技術問題應是關注的重點。

1 分布式光伏項目的主要組成及工程流程

分布式光伏發電指在用戶屋頂建設，以用戶側自發自用、多余電量上網的光伏發電設施。基本設備包括光伏方陣支架、光伏電池組件、直流匯流箱、直流配電柜、逆變器、交流配電柜、隔離變壓器、并網柜、計量柜等設備，另外還有監控裝置。

分布式光伏發電項目工程流程包括屋頂部分設計（含組件、線纜、匯流柜、維護過道、防雷等）、接入方案設計、接入施工圖設計，屋面部分施工、地面部分施工、工程驗收等。

2 各階段容易出現的主要技術問題及其解決方法

（1）安裝角度。組件安裝角度對光伏發電量影響很大，一般項目大都直接選擇在屋面平鋪，即與屋面的傾角相同。在實際中應考慮以下技術要點：便于灰塵清洗和風雪清掃；北坡一般抬高支架，但需要分析抬高方案的成本與收益；如果屋頂使用成本較貴或者工廠業主出于申請工廠補貼而對容量有需求，可以通過適當降低傾角增加安裝容量。

（2）組件隱裂。隱裂是光伏組件中較為常見的故障，對發電量影響較大。德國哈默林太陽能研究所的研究表明，發電量損失會隨隱裂的數量增加而增大，具體見下圖。由于其發生原因多樣，因此應采取進行相應的技術措施。

安裝前紅外檢查。由于室外環境的溫度變化，導致了封裝材料的熱脹冷縮，電池片上下表面的張力差異會產生和加劇裂紋。另外光伏組件在運輸和搬運過程中，由于道路顛簸和不按照要求卸貨、堆放、吊裝、開箱等也有可能產生隱裂。檢查一般使用EL 測試儀，隨機抽檢比例大約在萬分之五左右。如果隱裂出現較多，則根據具體情況增加檢查比例。

安裝過程中的控制措施。在安裝前的搬運過程中，安裝工人直接用手接觸玻璃面、通過抓接線盒或導線來拎起整個組件、直接搬抬四角、直接背在背上搬運、搬運中存在較大顛簸、大風狀況中搬運等情況下，都極有可能產生隱裂。安裝過程中，固體物件掉落到組件表面，在組件邊框上鉆孔，站立、倚靠、躺臥在組件板上，踩踏組件板，在組件板上堆放與組件不相關的物品、緊固件安裝扭矩過大等，都有可能引起隱裂。針對上述問題，采取的必要技術措施：主要有組件到達安裝地之前，技術員給安裝工人提供必要的培訓；安裝過程中，技術員要增加來回檢查的頻率；安裝完成、并網之前，要再次進行EL檢測。

及時處理隱裂組件。后期運維過程中加強對有隱裂現象的光伏組件的關注，發現問題及時處理，避免其影響發電效率。

（3）PID衰減。PID效應（Potential Induced Degradation）又稱電勢誘導衰減，是電池組件的封裝材料和其上下表面的材料、電池片與其接地金屬邊框之間的高電壓作用下出現離子遷移，而造成組件性能衰減的現象。弗勞恩霍夫太陽能研究所的研究表明，PID效應會導致發電量發生較大幅度的減少，采取抗PID措施后發電量可以得到一定的回升。

針對PID產生原因，可以采取相應的技術措施。采購用玻璃代替背板的雙波組件。加強監造，檢查和控制工廠的封裝環境濕度，以期降低水氣進入組件的程度。安裝完成后可以采用串聯組件的負極接地或是在晚間對組件和大地之間施加正電壓。但負極直接接地會造成安全隱患，特別是運維人員的人身安全，所以需要安裝電流監測及分斷保護系統。

（4）線損控制。光伏系統的線纜損耗是指由于電纜壓降導致的歐姆損耗，主要包括從組件直流輸出一直到逆變器直流輸入段之間的直流損耗、從逆變器交流輸出端到并網柜之間的交流損耗。

把線纜損耗控制在2%以內，可以采取適當的技術措施來解決。合理布放匯流箱、逆變器等設備的位置。選用合適的線徑。降低整個系統拓撲的復雜性。降低線纜的運行溫度，包括對于方陣或組串之間的外露連接線纜，應通過鍍鋅鋼套管進行保護；要避免陽光直接照射，采用較好耐受環境的扎帶將光伏直流線纜固定在組件下方的支架上且不接觸屋面；對于進入匯流箱的電纜，可通過鋁合金橋架或鍍鋅鋼管（如兩個半邊管）的形式避免外露。

（5）污染控制。本文的污染包括工廠排放物及天氣原因造成的灰塵、積垢。分布式項目大都建在工廠屋頂，因為噴涂等生產工藝，屋面會存在各種污染。另外光伏發電系統運行過程中，會受到其所處環境灰塵的影響。光伏面板表面的灰塵積累，會造成玻璃透光率下降和面板吸收的輻射量降低，進而導致電池的輸出性能下降。波士頓大學2014年的一項研究表明環境及其灰塵對發電量的影響，見下圖。

針對工廠自身污染的影響，可以采取的技術措施包括：在設計階段，避開工廠污染的排放屋面區域；適當提高安裝角度，便于雨水沖洗或清洗；抬高排放煙筒的高度；調整煙筒的污染物排放方向。針對灰塵可以采取人工或者機器人清洗的方式。關于清洗的頻率，需要根據當地的環境、下雨的情況、清洗的成本等綜合因素確定。另外需要注意清洗的力度，防止造成組件的隱裂。

（6）大數據的應用.大型分布式光伏電站組件積灰嚴重，不易清掃。組件場地大，運維人員數量較少，易造成管理漏洞。另外還存在運行人員流動強、經驗和知識不易積累傳遞等問題。

針對上述問題，光伏電站要引入智能運維和大數據技術。具體而言，要通過以太網線和光纖，將組件、逆變器、電表、氣象站、匯流箱、變壓器、輻照儀等設備數據采集至光伏數據服務器，并通過GPRS、3G或以太網等將數據發送至光伏監控數據平臺。通過該平臺，可以收集組串甚至組件級的實時發電數據，對于不正常的發電組串及時告警，幫助運維人員快速判斷和處理問題，從而降低故障率，增加發電量和投資收益。

3 結束語

影響分布式光伏項目發電效率的因數眾多。針對其項目特征，在設計、施工和運維中要重視可能出現的技術問題，否則會損失電量，還有可能引發設備的安全運行問題。本文以此為背景，討論影響發電量的主要技術因素，并結合相關資料，對各階段的主要技術因素進行分析，提出了解決方案，對分布式光伏從業人員有一定的參考作用。

參考文獻：

[1]PID-ANALYSIS AND MITIGATION，Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE.

[2]Quantifying the Risk of Power Loss in PV Modules due to Micro Cracks，M.K?ntges，25th European Photovoltaic Solar Energy Conference，Valencia，Spain，6-10 September2010.

[3]Energy yield Loss Caused DustDeposition on Photovoltaic Panels，Arash Sayyah，Solar Energy，September，2014.

作者簡介：徐社永 （1978-），男，陜西韓城人，碩士，國家一級建造師，從事電力工程的項目管理和技術管理工作。endprint