光伏監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用光伏組件最大輸出功率受哪些因素影響

　　光伏組件是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，其作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，并送往蓄電池中存儲(chǔ)起來，或推動(dòng)負(fù)載工作。對光伏組件來說，輸出功率十分重要，那么，光伏電池組件最大輸出功率受哪些因素影響？
 

　　光伏組件一般有3個(gè)溫度系數(shù)：開路電壓、短路電流、峰值功率。當(dāng)溫度升高時(shí)，光伏組件的輸出功率會(huì)下降。市場主流晶硅光伏組件的峰值溫度系數(shù)大概在 -0.38~0.44%/℃之間，即溫度每升高一度，光伏組件的發(fā)電量降低0.38%左右。而薄膜太陽能電池溫度系數(shù)會(huì)好很多，如銅銦鎵硒 (CIGS) 的溫度系數(shù)僅為-0.1~0.3%，碲化鎘(CdTe)溫度系數(shù)約為-0.25%，均優(yōu)于晶硅電池。
 

二、老化衰減
 

　　在光伏組件長期應(yīng)用中，會(huì)出現(xiàn)緩慢的功率衰減。第一年的衰減最大值約3%，后面 24 年每年衰減率約 0.7% 。由此計(jì)算，25年后的光伏組件實(shí)際功率仍可達(dá)到初始功率的80%左右。
 

　　老化衰減主要原因有兩類：
 

　　1)電池本身老化造成的衰減，主要受電池類型和電池生產(chǎn)工藝影響。
 

　　2)封裝材料老化造成的衰減，主要受組件生產(chǎn)工藝、封裝材料以及使用地的環(huán)境影響。紫外線照射是導(dǎo)致主材性能退化的重要原因。紫外線的長期照射，使得 EVA 及背板( TPE結(jié)構(gòu) )發(fā)生老化變黃現(xiàn)象，導(dǎo)致組件透過率下降，從而引起功率下降。除此之外，開裂、熱斑、風(fēng)沙磨損等都是加速組件功率衰減的常見因素。
 

　　這就要求組件廠商在選擇 EVA 及背板時(shí)，必須嚴(yán)格把關(guān)，以減小因輔材老化引起的組件功率衰減。
 

三、組件初始光致衰減
 

　　光伏組件初始的光致衰減，即光伏組件輸出功率在剛開始使用的最初幾天內(nèi)發(fā)生較大幅度的下降，但隨后趨于穩(wěn)定。不同種類電池的光致衰減程度不同：
 

　　P型(硼摻雜)晶硅(單晶/多晶)硅片中，光照或電流注入導(dǎo)致硅片中形成硼氧復(fù)合體，降低了少子壽命，從而使得部分光生載流子復(fù)合，降低了電池效率，造成光致衰減。
 

　　而非晶硅太陽能電池在最初使用的半年時(shí)間內(nèi)，光電轉(zhuǎn)換效率會(huì)大幅下降，最終穩(wěn)定在初始轉(zhuǎn)換效率的70%～85%左右。
 

　　對于HIT及CIGS太陽能電池，則幾乎沒有光致衰減。
 

　　四、灰塵、雨水遮擋
 

　　一個(gè)電站是由許多塊電池板串并聯(lián)而組成的整體。中學(xué)物理知識告訴我們，串聯(lián)的電路，其中一點(diǎn)發(fā)生斷路，整個(gè)電路就會(huì)斷路。并聯(lián)其中一路發(fā)生斷路，其他電路依然是導(dǎo)通的。
 

　　電池組件的原理也是一樣，一串光伏板中，一個(gè)電池板被遮擋，電流通路被限制，整串中其他電池板發(fā)電再多，也無法輸出。
 

　　用木桶理論來解釋，一個(gè)木桶裝水多少，由最短的那塊木板決定，其他木板無論多長都沒有用。被遮擋的電池板，就是那塊木桶的短板，決定了整串電池板的發(fā)電量。
 

五、組件串聯(lián)不匹配
 

　　光伏組件串聯(lián)不匹配，可以用木桶效應(yīng)來形象的解釋。木桶的盛水量，被最短的木板限制；而光伏組件輸出電流，被串聯(lián)組件中電流限制。而實(shí)際上組件之間多少都會(huì)存在一定的功率偏差，因此組件失配多少都會(huì)造成一定的功率損失。
 

　　以上五點(diǎn)是影響光伏電池組件最大輸出功率的主要因素，且會(huì)造成長期的功率損失，所以，光伏電站后期運(yùn)維十分重要，可有效降低故障所帶來的效益損失。AcrelCloud-1200分布式光伏運(yùn)維云平臺軟件采用B/S架構(gòu)，任何具備權(quán)限的用戶都可以通過WEB瀏覽器根據(jù)權(quán)限范圍監(jiān)視分布在區(qū)域內(nèi)各建筑的光伏電站的運(yùn)行狀態(tài)(如電站地理分布、電站信息、逆變器狀態(tài)、發(fā)電功率曲線、是否并網(wǎng)、當(dāng)前發(fā)電量、總發(fā)電量等信息)。
 

　　光伏發(fā)電
 

　　綜合看板
 

　　●顯示所有光伏電站的數(shù)量，裝機(jī)容量，實(shí)時(shí)發(fā)電功率。
 

　　●累計(jì)日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。
 

　　●累計(jì)社會(huì)效益。
 

　　●柱狀圖展示月發(fā)電量
 

電站狀態(tài)
 

　　●電站狀態(tài)展示當(dāng)前光伏電站發(fā)電功率，補(bǔ)貼電價(jià)，峰值功率等基本參數(shù)。
 

　　●統(tǒng)計(jì)當(dāng)前光伏電站的日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。
 

　　●攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境，并且接入輻照度、溫濕度、風(fēng)速等環(huán)境參數(shù)。
 

　　●顯示當(dāng)前光伏電站逆變器接入數(shù)量及基本參數(shù)。
 

逆變器狀態(tài)
 

　　●逆變器基本參數(shù)顯示。
 

　　●日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益顯示。
 

　　●通過曲線圖顯示逆變器功率、環(huán)境輻照度曲線。
 

　　●直流側(cè)電壓電流查詢。
 

　　●交流電壓、電流、有功功率、頻率、功率因數(shù)查詢。
 

4.4.1.4電站發(fā)電統(tǒng)計(jì)
 

　　●展示所選電站的時(shí)、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計(jì)報(bào)表。
 

逆變器發(fā)電統(tǒng)計(jì)
 

　　●展示所選逆變器的時(shí)、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計(jì)報(bào)表
 

配電圖
 

　　●實(shí)時(shí)展示逆變器交、直流側(cè)的數(shù)據(jù)。
 

　　●展示當(dāng)前逆變器接入組件數(shù)量。
 

　　●展示當(dāng)前輻照度、溫濕度、風(fēng)速等環(huán)境參數(shù)。
 

　　●展示逆變器型號及廠商。
 

逆變器曲線分析
 

　　●展示交、直流側(cè)電壓、功率、輻照度、溫度曲線。
 

事件記錄
 

　　●操作日志：用戶登錄情況查詢。
 

　　●短信日志：查詢短信推送時(shí)間、內(nèi)容、發(fā)送結(jié)果、回復(fù)等。
 

　　●平臺運(yùn)行日志：查看儀表、網(wǎng)關(guān)離線狀況。
 

　　●報(bào)警信息：將報(bào)警分進(jìn)行分級處理，記錄報(bào)警內(nèi)容，發(fā)生時(shí)間以及確認(rèn)狀態(tài)。
 

運(yùn)行環(huán)境
 

　　●視頻監(jiān)控：通過安裝在現(xiàn)場的視頻攝像頭，可以實(shí)時(shí)監(jiān)視光伏站運(yùn)行情況。對于有硬件條件的攝像頭，還支持錄像回放以及云臺控制功能。
 

系統(tǒng)硬件配置
 

　　交流220V并網(wǎng)
 

　　交流220V并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)多用于居民屋頂光伏發(fā)電，裝機(jī)功率在8kW左右。
 

　　部分小型光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護(hù)裝置，避免往電網(wǎng)輸送電能。光伏電站規(guī)模較小，而且比較分散，對于光伏電站的管理者來說，通過云平臺來管理此類光伏電站非常有必要，安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面：
 

交流380V并網(wǎng)
 

　　根據(jù)國家電網(wǎng)Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，8kW~400kW可380V并網(wǎng)，超出400kW的光伏電站視情況也可以采用多點(diǎn)380V并網(wǎng)，以當(dāng)?shù)仉娏Σ块T的審批意見為準(zhǔn)。這類分布式光伏多為工商業(yè)企業(yè)屋頂光伏，自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。分布式光伏接入配電網(wǎng)前，應(yīng)明確計(jì)量點(diǎn)，計(jì)量點(diǎn)設(shè)置除應(yīng)考慮產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)外，還應(yīng)考慮分布式電源出口與用戶自用電線路處。每個(gè)計(jì)量點(diǎn)均應(yīng)裝設(shè)雙向電能計(jì)量裝置，其設(shè)備配置和技術(shù)要求符合DL/T448的相關(guān)規(guī)定，以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程要求。電能表采用智能電能表，技術(shù)性能應(yīng)滿足國家電網(wǎng)公司關(guān)于智能電能表的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。用于結(jié)算和考核的分布式電源計(jì)量裝置，應(yīng)安裝采集設(shè)備，接入用電信息采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用電信息的遠(yuǎn)程自動(dòng)采集。
 

　　光伏陣列接入組串式光伏逆變器，或者通過匯流箱接入逆變器，然后接入企業(yè)380V電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。在380V并網(wǎng)點(diǎn)前需要安裝計(jì)量電表用于計(jì)量光伏發(fā)電量，同時(shí)在企業(yè)電網(wǎng)和公共電網(wǎng)連接處也需要安裝雙向計(jì)量電表，用于計(jì)量企業(yè)上網(wǎng)電量，數(shù)據(jù)均應(yīng)上傳供電部門用電信息采集系統(tǒng)，用于光伏發(fā)電補(bǔ)貼和上網(wǎng)電量結(jié)算。
 

　　部分光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監(jiān)測并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨(dú)的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。部分光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護(hù)裝置，避免往電網(wǎng)輸送電能，系統(tǒng)圖如下。
 

　　這種并網(wǎng)模式單體光伏電站規(guī)模適中，可通過云平臺采用光伏發(fā)電數(shù)據(jù)和儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面：
 

10kV或35kV并網(wǎng)
 

　　根據(jù)《國家能源局關(guān)于2019年風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)通知》(國發(fā)新能〔2019〕49號)，對于需要國家補(bǔ)貼的新建工商業(yè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，需要滿足單點(diǎn)并網(wǎng)裝機(jī)容量小于6兆瓦且為非戶用的要求，支持在符合電網(wǎng)運(yùn)行安全技術(shù)要求的前提下，通過內(nèi)部多點(diǎn)接入配電系統(tǒng)。
 

　　此類分布式光伏裝機(jī)容量一般比較大，需要通過升壓變壓器升壓后接入電網(wǎng)。由于裝機(jī)容量較大，可能對公共電網(wǎng)造成比較大的干擾，因此供電部門對于此規(guī)模的分布式光伏電站穩(wěn)控系統(tǒng)、電能質(zhì)量以及和調(diào)度的通信要求都比較高。
 

　　光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監(jiān)測并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨(dú)的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。
 

　　上圖為一個(gè)1MW分布式光伏電站的示意圖，光伏陣列接入光伏匯流箱，經(jīng)過直流柜匯流后接入集中式逆變器(直流柜根據(jù)情況可不設(shè)置)，最后經(jīng)過升壓變壓器升壓至10kV或35kV后并入中壓電網(wǎng)。由于光伏電站裝機(jī)容量比較大，涉及到的保護(hù)和測控設(shè)備比較多，主要如下表：