廣東地區灰塵與高溫對分布式光伏發電站的影響

鄭柏恒 胡振球 曾飛 李維娣

摘要 為保證光伏分布式電站發電能力提高發電效益，本文針對廣東地區長時間高溫、濕熱且粉塵污染較大的環境，依據《并網光伏電站性能檢測與質量評估技術規范》、《地面用晶體硅光伏組件設計鑒定和定型》等標準進行對比試驗，分析灰塵和高溫對分布式光伏電站的影響，然后提出相應的改善措施并進行試驗，為廣東地區的分布式光伏電站作參考。

[關鍵詞]分布式光伏電站 廣東地區 對比試驗

1 前言

廣東作為分布式光伏電站建設大省，隨著大量的分布式光伏電站竣工并網發電，組件灰塵、污染腐蝕、溫度偏高等現象多發，造成分布式光伏電站發電效率低，收益下降。

為了盡量使光伏組件保持較高的輸出功率，提高分布式電站的發電效率，本文依據《并網光伏電站性能檢測與質量評估技術規范》、《地面用晶體硅光伏組件設計鑒定和定型》等標準在廣東地區選取典型的分布式光伏電站進行測試，評估廣東地區灰塵和溫度對發電功率的影響，最后提出一種除塵降溫的方式并在曝曬場進行試驗，以供廣東地區分布式光伏電站參考。

2 廣東地區灰塵與高溫對分布式光伏發電站的影響分析

廣東屬于南亞熱帶濕潤季風氣候，1月平均氣溫13℃，7月平均氣溫28℃，年平均降水量1500-2000毫米，且工業的發展迅速，規模宏大，種類繁多。因此，廣東地區分布式光伏電站不僅長時間處于高熱環境下，而且容易堆積大量灰塵。

2.1 高溫對分布式光伏發電站的影響

為了解廣東地區高溫對光伏電站的影響，本文選取了并網時間相近、采用相同多晶硅組件和逆變器且環境溫度相差較遠的兩分布式光伏電站進行總輻照度、發電量、環境溫度、組件背板溫度等數據的采集。

其中電站1為建于東莞市某港口倉庫的分布式光伏電站，電站2為建于廣州市黃埔區某制藥廠水泥屋面上的分布式光伏電站。兩電站皆采用相同型號的多晶硅組件和相同型號逆變器，且組件方陣朝向、傾角、離地高度都相同。依據下公式（1）～（3）計算得出兩分布式光伏電站的能效比如下表1所示：

PR=Yf/Yr=（E/PO） /（Hi/Gstc） （1）

C=1+δjx（Tcell- 25℃） （2）

PRste= PR/C （3）

式中PR為評估光伏電站質量的綜合性指標的能效比，Yf為光伏等效利用小時數是評估周期內基于光伏額定功率的發電小時數，E為評估周期內的發電量，PO為電站的額定功率，Hi為評估周期內光伏方陣面總輻射量，Gste為標準條件下的輻照度（lOOOW/m2）。PRste為標準能效比，排除了地區溫度差異，用于比較不同地區光伏電站的質量。

通過表1不難看出，在兩電站光伏電站標準能效比相差不大的情況下，電站2的組件在較高的溫度下工作功率將明顯下降，使電站2的能效比遠低于電站1。

2.2 灰塵對分布式光伏發電站的影響

太陽光是光伏發電的能量來源，而灰塵將大幅削弱光伏組件所能接收到的太陽輻射。為了解該類型的影響，本文在廣州、東莞、河源、江門、茂名等地選取7個分布式光伏電站隨機抽取10塊以上的光伏組件，并依據《地面用晶體硅光伏組件設計鑒定和定型》（IEC61215： 2005）標準中10.2條款進行組件清洗前后的最大功率測試。

通過表2不難看出，本次抽測的廣東地區分布式電站平均灰塵遮擋損失達到3 .12%，而且不同測試對象差異較大，在輪胎廠、炊具等粉塵污染較大地區的灰塵遮擋損失超過5%。

3 改善措施

針對廣東地區長時間高溫、濕熱且工業發達粉塵污染較大的環境，分布式光伏電站為保證發電量提高經濟效益必須采用一定的措施，對光伏方陣進行降溫、清洗。因此本文提出定時對光伏方陣進行噴淋的方式，以較低的成本來降低高溫、塵污染較大對分布式光伏電站的影響。

為驗證此方法的有效性，本文選取8塊TSM-255PC05A型號光伏組件分成兩組在曝曬場通過微型逆變器發電進行比對試驗。其中第一組光伏組件每天中午12時整對進行5分鐘的噴淋。結果如表3所示。

由表3不同時間段的發電量損失率可以看出對光伏方陣定時噴淋有效削弱高溫、灰塵對光伏發電的影響，有效提高分布式光伏電站的發電量，且實施簡單成本較少。

4 結論

本文依據《并網光伏電站性能檢測與質量評估技術規范》、 《地面用晶體硅光伏組件設計鑒定和定型》等標準選取廣東地區典型的分布式光伏電站進行分析，得出廣東地區高溫、灰塵會使分布式光伏電站發電能力大幅下降，并提出定時噴淋的方式有效削弱這類影響，保證分布式光伏電站的收益。

參考文獻

[1]黃護林，韓東，孔令賓.光伏建材型太陽電池板自然通風冷卻的研究[J].太陽能學報，2006，3 （27）： 309-313.

[2]陳劍波，王成武，李新銳，不同冷卻方式對太陽能光伏組件發電性能分析[J].建筑節能，2017，45 （11）：66-70.

[3]朱麗，陳薩如拉，楊洋，等.太陽能光伏電池冷卻散熱技術研究進展[J]，化工進展，2017，36 （01）：10-19.

[4]楊晶晶，劉永生，谷民安等.太陽能光伏電池冷卻技術研究[J].華東電力，2011，39 （01）：81-85.