浅析光伏电站发电效率低的原因及处理措施

浅析光伏电站发电效率低的原因及处理措施

谢阳

广东智光用电投资有限公司 广东 广州 510000

摘要：随着光伏发电技术的逐步成熟，光伏系统成本造价的逐步下降，越来越多的企业加入到光伏电站开发与建设中。光伏电站的普遍寿命在25年左右，根据目前行业普遍接受的10%收益率门槛，光伏电站投资成本的回收周期在8至10年左右，光伏电站的产权方，如何通过自身的精细化经营和运维，提升光伏电站的发电效率，从而提升电站的投资收益率和成本回收时间，决定着该项目的投资是否成功，本文通过分析在电站运维中发现的一些普遍性的问题，并提出相应的整改措施，能够最大化的提升电站的发电量。

关键词：光伏发电、发电效率、运维。

一、中国光伏发电的发展趋势

2016年11月，国家发改委、国家能源局发布《电力发展“十三五”规划》，文中提出大力发展新能源，优化调整开发布局。按照集中开发与分散开发并举、就近消纳为主的原则优化风电布局，统筹开发与市场消纳，有序开发风电光电。按照分散开发、就近消纳为主的原则布局光伏电站。2020年，太阳能发电装机达到1.1亿千瓦以上，其中分布式光伏6000万千瓦以上、光热发电500万千瓦。^[1]

截止2019年底，全国发电装机容量累计201006万千瓦，太阳能发电装机容量20418万千瓦，装机占比达到10.16%，累计装机容量同比增长17.12%。^[2]

从装机容量来看，2019年底光伏累计装机容量就已经大幅度超过《电力发展“十三五”规划》，光伏电站的开发力度和发展速度呈现高速增长的趋势。

二、光伏电站发电效率的合格率判断

面对光伏发电的大规模发展，全国光伏装机规模的不断提高，如何做好光伏电站的精细化经营和运维，关系到整个项目的投资收益率。

判断光伏电站的发电合格率，首先是计算出该电站的设计发电量目标，主要的计算步骤如下：

1.根据项目站址所处的经纬度，查询该类地区的年总辐射量，通过光伏组件的安装倾角，调整修正为光伏组件接收的年总辐射量，从而计算出年峰值日照小时数；

2.根据电站安装的阴影遮挡、温度效率、逆变器效率、变压器效率、线路损耗效率等各种影响因素，修正折减后计算出系统的总体转换效率；

3.根据系统的总体转换效率，计算出年等效满负荷利用小时数，用年等效满负荷利用小时数乘以装机容量即为首年设计发电量；

4.按照光伏组件的衰减特性，计算出电站第一年及往后的逐年发电量，即为该电站25年的设计发电量。

实际运行过程中，统计每年度的发电量，与设计发电量进行对比，即可了解到该年度发电量是否正常，发电合格率是否达到目标状态。

三、影响光伏电站发电效率低的原因及处理措施

想要全面了解影响光伏电站发电效率低的因素，首先要了解整个光伏电站的组成，光伏电站主要由光伏区、升压站、送出线路组成，其中：升压站和送出线路与一般的变电站和输电线路基本一致，技术较为成熟，除了自身的空载损耗、负载损耗、线路损耗外，对发电量的影响有限，光伏区主要由光伏组件、逆变器、支架、光伏电缆组成，本文主要分析光伏区的主要设备，浅析其发电效率低的原因，并探讨相应的处理措施。

1.光伏组件

在光伏电站的建设和运营工程中，影响光伏组件发电效率的主要有以下几类因素：

（1）光伏组件隐裂

光伏组件是由高效晶体硅太阳能电池片、用钢化玻璃、背板及铝合金边框封装而成，其机械抗压能力差的特性决定了它极其容易损坏，而光伏组件的隐裂将给发电效率的降低埋下很大的隐患，隐裂的发生主要存在于几个环节，一是光伏组件生产过程中因工艺不足、质量控制水平低等原因导致的隐裂；二是光伏组件运输过程中，因道路条件差、颠簸多产生的隐裂；三是项目现场二次搬运时，往往因为施工现场道路未平整、颠簸产生隐裂；四是安装过程中，因不按照施工规范搬运、安装而导致隐裂，未拧紧固定螺栓，风吹后震动产生的隐裂。

（2）光伏组件灰尘

由于光伏电站主要分布在偏僻、土地资源较为丰富的地区，故不得不面对的就是灰尘问题，特别是处于西北沙漠、戈壁地区的光伏电站，灰尘遮挡问题更为严重，笔者曾对两个同等运行条件下两个光伏组串进行对比，选取同一时段，对其中一个组串进行了清洗，然后用钳形电流表分别测量两个组串的电流和电压，经过测试对比，清洗后的组串比未清洗的光伏组串的电流平均高出10%左右，由此可见，灰尘对发电效率的影响也是十分重大的。

（3）光伏方阵阴影遮挡

由于土地资源的紧张，为了能在同样的面积装下更多的光伏组件，很多设计单位将光伏方阵设计的很紧凑，且由于部分施工单位的水平不足，导致光伏方阵前后、左右之间出现阴影遮挡，而阴影遮挡非常影响光伏组件的发电量。

2.逆变器超配问题

由于光伏组件的实际功率一般比峰值功率要小的多，同时逆变器也具备一定的过载能力，所以超配基本是行业的主流做法，但部分设计单位设计超配比过高，施工单位一味追求更大容量的装机，导致部分光伏电站的容配比远远超过逆变器标称最大的超配1.3：1，导致超装的部分不具备发电能力，从而造成投资的浪费。

四、发电效率低的处理措施

光伏电站导致发电效率低的影响因素很多，建设和运维单位应根据电站的实际情况有针对性的优化，减少这些因素对电站的影响，从而切实提高发电效率。

1.减少光伏组件的隐裂

降低光伏组件的隐裂率应该从四个环节入手，一是驻厂监造，一般来说主流的组件厂家，可以做到组件出厂全检隐裂率为零，并接受采购方的驻厂监造检验，所以采购方可以根据合同约定驻厂检查，并要求出厂全检隐裂率达到0%；二是到货检，运输过程也是导致组件出现隐裂的一个重要因素，采购方邀请设备厂家共同进行到货抽查检验，并送至第三方进行隐裂率测试，确保收货前组件的隐裂率是正常的；三是光伏组件进场后，选择合适的区域卸货，减少二次搬运带来的隐裂风险；四是做好规范化安装培训，严格按照施工方案进行安装，减少粗暴施工、不规范操作带来的隐裂。

2.灰尘的清理

电站建设时，提前考虑规划建设清洗管道，同时为了更好的利用每年5至10月份发电高峰期，建议每年高峰发电期至少进行2次光伏组件的清洗，从而最大程度的提升发电量，减少灰尘影响。

3.减少方阵阴影遮挡

项目建设要综合考虑经济效益最大化，而不是一味追求最大的装机容量。在图纸审核阶段，严格审核光伏方阵之间的间距，特别是要注意相邻方阵间因为安装高度差而产生的阴影遮挡，项目建设阶段也可以用阴影分析仪检测各个有可能存在遮挡的区域并及时进行整改，减少阴影遮挡带来的损失。

4.合理控制逆变器超配

设计方案要合理设计逆变器超配，防止超配过度导致失配；同时施工单位要严格按图施工，不得盲目超装，防止超装过度，造成投资浪费。

五、结语

造成光伏电站发电效率低的影响因素众多，除去本文所述的部分因素外，可能还有光伏组件衰减、设备选型、设备故障等更多的因素，本文只对其中部分因素进行浅析和探讨，电站的经营方应根据各个电站的实际情况对比分析，找出其发电效率低的影响因素并做相应的整改，努力提高发电效率，提升项目收益率。

参考文献：

[1]《电力发展“十三五”规划》，国家发展改革委、国家能源局，2016年11月7日

[2]《中国电力行业年度发展报告2020》，中电联行业发展与环境资源部，2020-06-12