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光伏监控系统的应用光伏组件最大输出功率受哪些因素影响

更新时间:2023-11-07   点击次数:644次
  光伏组件是光伏发电系统中的核心部分,其作用是将太阳能转化为电能,并送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。对光伏组件来说,输出功率十分重要,那么,光伏电池组件最大输出功率受哪些因素影响?
 
  光伏组件一般有3个温度系数:开路电压、短路电流、峰值功率。当温度升高时,光伏组件的输出功率会下降。市场主流晶硅光伏组件的峰值温度系数大概在 -0.38~0.44%/℃之间,即温度每升高一度,光伏组件的发电量降低0.38%左右。而薄膜太阳能电池温度系数会好很多,如铜铟镓硒 (CIGS) 的温度系数仅为-0.1~0.3%,碲化镉(CdTe)温度系数约为-0.25%,均优于晶硅电池。
 
二、老化衰减
 
  在光伏组件长期应用中,会出现缓慢的功率衰减。第一年的衰减最大值约3%,后面 24 年每年衰减率约 0.7% 。由此计算,25年后的光伏组件实际功率仍可达到初始功率的80%左右。
 
  老化衰减主要原因有两类:
 
  1)电池本身老化造成的衰减,主要受电池类型和电池生产工艺影响。
 
  2)封装材料老化造成的衰减,主要受组件生产工艺、封装材料以及使用地的环境影响。紫外线照射是导致主材性能退化的重要原因。紫外线的长期照射,使得 EVA 及背板( TPE结构 )发生老化变黄现象,导致组件透过率下降,从而引起功率下降。除此之外,开裂、热斑、风沙磨损等都是加速组件功率衰减的常见因素。
 
  这就要求组件厂商在选择 EVA 及背板时,必须严格把关,以减小因辅材老化引起的组件功率衰减。
 
三、组件初始光致衰减
 
  光伏组件初始的光致衰减,即光伏组件输出功率在刚开始使用的最初几天内发生较大幅度的下降,但随后趋于稳定。不同种类电池的光致衰减程度不同:
 
  P型(硼掺杂)晶硅(单晶/多晶)硅片中,光照或电流注入导致硅片中形成硼氧复合体,降低了少子寿命,从而使得部分光生载流子复合,降低了电池效率,造成光致衰减。
 
  而非晶硅太阳能电池在最初使用的半年时间内,光电转换效率会大幅下降,最终稳定在初始转换效率的70%~85%左右。
 
  对于HIT及CIGS太阳能电池,则几乎没有光致衰减。
 
  四、灰尘、雨水遮挡
 
  一个电站是由许多块电池板串并联而组成的整体。中学物理知识告诉我们,串联的电路,其中一点发生断路,整个电路就会断路。并联其中一路发生断路,其他电路依然是导通的。
 
  电池组件的原理也是一样,一串光伏板中,一个电池板被遮挡,电流通路被限制,整串中其他电池板发电再多,也无法输出。
 
  用木桶理论来解释,一个木桶装水多少,由最短的那块木板决定,其他木板无论多长都没有用。被遮挡的电池板,就是那块木桶的短板,决定了整串电池板的发电量。
 
五、组件串联不匹配
 
  光伏组件串联不匹配,可以用木桶效应来形象的解释。木桶的盛水量,被最短的木板限制;而光伏组件输出电流,被串联组件中电流限制。而实际上组件之间多少都会存在一定的功率偏差,因此组件失配多少都会造成一定的功率损失。
 
  以上五点是影响光伏电池组件最大输出功率的主要因素,且会造成长期的功率损失,所以,光伏电站后期运维十分重要,可有效降低故障所带来的效益损失。AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台软件采用B/S架构,任何具备权限的用户都可以通过WEB浏览器根据权限范围监视分布在区域内各建筑的光伏电站的运行状态(如电站地理分布、电站信息、逆变器状态、发电功率曲线、是否并网、当前发电量、总发电量等信息)。
 
  光伏发电
 
  综合看板
 
  ●显示所有光伏电站的数量,装机容量,实时发电功率。
 
  ●累计日、月、年发电量及发电收益。
 
  ●累计社会效益。
 
  ●柱状图展示月发电量
 
电站状态
 
  ●电站状态展示当前光伏电站发电功率,补贴电价,峰值功率等基本参数。
 
  ●统计当前光伏电站的日、月、年发电量及发电收益。
 
  ●摄像头实时监测现场环境,并且接入辐照度、温湿度、风速等环境参数。
 
  ●显示当前光伏电站逆变器接入数量及基本参数。
 
逆变器状态
 
  ●逆变器基本参数显示。
 
  ●日、月、年发电量及发电收益显示。
 
  ●通过曲线图显示逆变器功率、环境辐照度曲线。
 
  ●直流侧电压电流查询。
 
  ●交流电压、电流、有功功率、频率、功率因数查询。
 
4.4.1.4电站发电统计
 
  ●展示所选电站的时、日、月、年发电量统计报表。
 
逆变器发电统计
 
  ●展示所选逆变器的时、日、月、年发电量统计报表
 
配电图
 
  ●实时展示逆变器交、直流侧的数据。
 
  ●展示当前逆变器接入组件数量。
 
  ●展示当前辐照度、温湿度、风速等环境参数。
 
  ●展示逆变器型号及厂商。
 
逆变器曲线分析
 
  ●展示交、直流侧电压、功率、辐照度、温度曲线。
 
事件记录
 
  ●操作日志:用户登录情况查询。
 
  ●短信日志:查询短信推送时间、内容、发送结果、回复等。
 
  ●平台运行日志:查看仪表、网关离线状况。
 
  ●报警信息:将报警分进行分级处理,记录报警内容,发生时间以及确认状态。
 
运行环境
 
  ●视频监控:通过安装在现场的视频摄像头,可以实时监视光伏站运行情况。对于有硬件条件的摄像头,还支持录像回放以及云台控制功能。
 
系统硬件配置
 
  交流220V并网
 
  交流220V并网的光伏发电系统多用于居民屋顶光伏发电,装机功率在8kW左右。
 
  部分小型光伏电站为自发自用,余电不上网模式,这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置,避免往电网输送电能。光伏电站规模较小,而且比较分散,对于光伏电站的管理者来说,通过云平台来管理此类光伏电站非常有必要,安科瑞在这类光伏电站提供的解决方案包括以下方面:
 
交流380V并网
 
  根据国家电网Q/GDW1480-2015《分布式电源接入电网技术规定》,8kW~400kW可380V并网,超出400kW的光伏电站视情况也可以采用多点380V并网,以当地电力部门的审批意见为准。这类分布式光伏多为工商业企业屋顶光伏,自发自用,余电上网。分布式光伏接入配电网前,应明确计量点,计量点设置除应考虑产权分界点外,还应考虑分布式电源出口与用户自用电线路处。每个计量点均应装设双向电能计量装置,其设备配置和技术要求符合DL/T448的相关规定,以及相关标准、规程要求。电能表采用智能电能表,技术性能应满足国家电网公司关于智能电能表的相关标准。用于结算和考核的分布式电源计量装置,应安装采集设备,接入用电信息采集系统,实现用电信息的远程自动采集。
 
  光伏阵列接入组串式光伏逆变器,或者通过汇流箱接入逆变器,然后接入企业380V电网,实现自发自用,余电上网。在380V并网点前需要安装计量电表用于计量光伏发电量,同时在企业电网和公共电网连接处也需要安装双向计量电表,用于计量企业上网电量,数据均应上传供电部门用电信息采集系统,用于光伏发电补贴和上网电量结算。
 
  部分光伏电站并网点需要监测并网点电能质量,包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波THD、闪变等,需要安装单独的电能质量监测装置。部分光伏电站为自发自用,余电不上网模式,这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置,避免往电网输送电能,系统图如下。
 
  这种并网模式单体光伏电站规模适中,可通过云平台采用光伏发电数据和储能系统运行数据,安科瑞在这类光伏电站提供的解决方案包括以下方面:
 
10kV或35kV并网
 
  根据《国家能源局关于2019年风电、光伏发电项目建设有关事项通知》(国发新能〔2019〕49号),对于需要国家补贴的新建工商业分布式光伏发电项目,需要满足单点并网装机容量小于6兆瓦且为非户用的要求,支持在符合电网运行安全技术要求的前提下,通过内部多点接入配电系统。
 
  此类分布式光伏装机容量一般比较大,需要通过升压变压器升压后接入电网。由于装机容量较大,可能对公共电网造成比较大的干扰,因此供电部门对于此规模的分布式光伏电站稳控系统、电能质量以及和调度的通信要求都比较高。
 
  光伏电站并网点需要监测并网点电能质量,包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波THD、闪变等,需要安装单独的电能质量监测装置。
 
  上图为一个1MW分布式光伏电站的示意图,光伏阵列接入光伏汇流箱,经过直流柜汇流后接入集中式逆变器(直流柜根据情况可不设置),最后经过升压变压器升压至10kV或35kV后并入中压电网。由于光伏电站装机容量比较大,涉及到的保护和测控设备比较多,主要如下表: