安装光伏发电有什么影响?
光伏电站是利用太阳能产生电能,过程无污染、无排放、无辐射。光伏发电是未来三十年最有可能替代化石燃料的能源,在一些阳光充足的地方,可以实现全太阳能发电。其中中国是全球光伏发电安装量增长最快的国家。无论从世界还是从中国来看,常规能源都是很有限的。中国的一次性能源储量远远低于世界的平均水平,大约只有世界总储量的10%。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点,在长期的能源战略中具有重要地位。
那么安装光伏发电到底有什么影响呢?
与常用的火力发电系统相比,光伏发电的优点主要体现于:
①无枯竭危险
②安全可靠,无噪声,无污染排放外,绝对干净(无公害)
③不受资源分布地域的限制,可利用建筑屋面的优势例如,无电地区,以及地形复杂地区
④无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电
⑤能源质量高
⑥使用者从感情上容易接受
⑦建设周期短,获取能源花费的时间短。
当然,光伏发电的优点也有一定的局限性:
①照射的能量分布密度小,即要占用巨大面积
②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。
③相对于火力发电,发电机会成本高。除此之外,对于长时间运行的太阳能电站,性能比由太阳辐照度、电池背板温度、灰尘污物和发电量四个主要参数决定。其中光伏组件玻璃上的灰尘污染物是快速影响光伏电站性能比的主要问题之一,所以在光伏电站中还需使用灰尘监测系统来提升发电效率和性能比,降低清洗费用。
光灰尘监测系统
④光伏板制造过程中不环保。
光伏系统的能量流路径上通常包含光伏阵列、汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜及各环节之间的连接线缆。如下图所示。
基于光伏系统的能量流,在光伏系统设计时需充分考虑一些对光电转换效率影响的重要因素:
1、气象环境因素对光伏组件光电转换效率的影响
太阳能光伏组件长期暴露在自然环境中,风雨雷电等因素都会对太阳能光伏电池产生影响,光照、风力、温度等都会形成对太阳能光伏组件(电池)光电转换效率的改变,有些因素甚至能造成太阳能光伏电池功能和结构的损坏,应在太阳能光伏电站设计工作充分开展气象和环境监测数据的收集。
2、太阳能光伏电池组件倾角对光电转换效率的影响
太阳能光伏组件需要以最佳的角度吸收阳光,这样才能真正起到提高光电转换效率的作用,在不同季节、不同地理位置、不同日照条件下,太阳能光伏组件的最佳角度也会有很大的变化,要根据季节、经纬度和日照时间的变化积极调整太阳能光伏组件的倾角。固定倾角应选择全年综合发电量最大的倾角安装。
3、太阳能光伏组件表面清洁度对光电转换效率的影响
太阳能光伏组件表面清洁度,影响光电转换。需对太阳能光伏组件在环境中受到污染的实际情况进行了解,确定污染物沾染光伏组件表面的情况,特别需要注意大风、强对流和沙尘暴天气对光伏电池表面的影响,再根据当地人工成本确定光伏组件的清洗频率。
4、太阳电池方阵间距设计对光电转换效率的影响
光伏组件表面一旦被遮挡,将会影响电站的发电能力,因此在光伏组件方阵间距设计时,必须要考虑周围建(构)筑物对光伏组件的遮挡以及组件方阵之间的自遮挡问题。
5、MPPT跟踪精度对系统效率的影响
随着辐照度和温度的改变,光伏阵列的输出端电压随之改变,从而光伏阵列的输出功率也将改变。光伏逆变器的最大功率点跟踪(MPPT)目的是使光伏阵列在辐照度和温度改变时仍能获得最大功率输出,因此MPPT的精度很大程度上影响了系统的效率。
6、综合考虑并网系统各环节损耗及系统匹配等因素对效率的影响
光伏阵列在能量转换与传输过程中的损失包括:
组件匹配损失:应避免不同受光条件的组件串联造成的系统损失;
偏离最大功率点损失:如温度的影响、最大功率点跟踪(MPPT)精度等引入的发电损失;
直流线路损失:按有关标准规定,线缆损失需控制在一定范围内;
逆变器的转换损耗: 逆变器的直/交转换过程中因所处运行功率点不同而影响效率;
交流并网环节的损耗:从逆变器输出至高压电网的传输效率,主要考虑变压器效率。
1、确认光伏电站周围无遮挡物,因为有遮挡的话,会影响组件的发电。
2、组件本身的效能和发电量率,比如同样的屋顶,装300W的组件和400W组件,肯定是400W的组件发电量更高。
3、天气,天气好,晴天多的地区,光照条件好,电站的发电量自然也就比较高。整体而言,秋天的发电量最高,因为秋天气温合适,阳光穿透力强,雨天少,发电量自然就比较高了。
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发电效率影响因素有:
外部因素1)光照强度,一般光照越强,发电效率越高。
2)温度,一般越热,组件的发电效率反而越低。
3)天气状况,如果经常有云经过,电池组件的发电效率会降低。
内部因素:1)光伏组件质量,越好的组件质量,发电效率越高。
2)光伏逆变器质量,好的光伏逆变器转换效率会越高。
3)汇流箱、升压站等产品质量均会有或多或少的影响。
1.太阳能资源
在光伏电站实际装机容量一定的情况下,光伏系统的发电量是由太阳的辐射强度决定的,太阳辐射量与发电量呈正相关关系。太阳的辐射强度、光谱特性是随着气象条件而改变的。
2.组件安装方式
同一地区不同安装角度的倾斜面辐射量不一样,倾斜面辐射量可通过调整电池板倾角(支架采用固定可调式)或加装跟踪设备(支架采用跟踪式)来增加。
3.逆变器容量配比
逆变器容量配比指逆变器的额定功率与所带光伏组件容量的比例。
由于光伏组件的发电量传送到逆变器,中间会有很多环节造成折减,且逆变器、箱变等设备大部分时间是没有办法达到满负荷运转的,因此,光伏组件容量应略大于逆变器额定容量。根据经验,在太阳能资源较好的地区,光伏组件:逆变器=1.2:1是一个最佳的设计比例。
4.组件串并联匹配
组件串联会由于组件的电流差异造成电流损失,组串并联会由于组串的电压差异造成电压损失。
CNCA/CTS00X-2014《并网光伏电站性能检测与质量评估技术规范》(征求意见稿)中:要求组件串联失配损失最高不应超过2%。
5.组件遮挡
组件遮挡包括灰尘遮挡、积雪遮挡、杂草、树木、电池板及其他建筑物等遮挡,遮挡会降低组件接收到的辐射量,影响组件散热,从而引起组件输出功率下降,还有可能导致热斑。
6.组件温度特性
随着晶体硅电池温度的增加,开路电压减少,在20-100℃范围,大约每升高1℃每片电池的电压减少2mV;而电流随温度的增加略有上升。总的来说,温度升高太阳电池的功率下降,典型功率温度系数为-0.35%/℃,即电池温度每升高1℃,则功率减少0.35%。
7.组件功率衰减
组件功率的衰减是指随着光照时间的增长,组件输出功率逐渐下降的现象。组件衰减与组件本身的特性有关。其衰减现象可大致分为三类:破坏性因素导致的组件功率骤然衰减;组件初始的光致衰减;组件的老化衰减。
CNCA/CTS00X-2014《并网光伏电站性能检测与质量评估技术规范》多晶硅组件1年内衰降率不超过2.5%,2年内衰降率不超过3.2%;单晶硅组件1年内衰降不应超过3.0%,2年内衰降不应超过4.2%。
8.设备运行稳定性
光伏发电系统中设备故障停机直接影响电站的发电量,如逆变器以上的交流设备若发生故障停机,那么造成的损失电量将是巨大的。另外,设备虽然在运行但是不在最佳性能状态运行,也会造成电量损失。
9.例行维护
例行维护检修是电站必须进行的工作,安排好检修计划可以减少损失电量。电站应结合自身情况,合理制定检修时间,同时应提升检修的工作效率,减少电站因正常维护检修而损失的发电量。
10.电网消纳
由于电网消纳的原因,一些地区电网调度要求光伏电站限功率运行。