浅析光伏发电效率的影响因素和应对策略

发表时间:2020/7/20   来源:《当代电力文化》2020年7期   作者:张建洪
[导读] 社会发展下对电力能源需求不断增涨,光伏发电作为可持续能源绿色发展的趋势所在,加强光伏电站建设,提高光伏发电效率,能够满足多方面的用电需求。
        摘要:社会发展下对电力能源需求不断增涨,光伏发电作为可持续能源绿色发展的趋势所在,加强光伏电站建设,提高光伏发电效率,能够满足多方面的用电需求。下面文章主要对光伏发电效率影响因素进行分析,并探讨具体的提升策略。
        关键词:光伏发电;发电效率;影响因素;发电设备
        引言
        家用电器,必不可少的就是电源,若是没有电源的维持,不仅对我们的家庭生活产生负面影响,我们的出行和工作也会受到干扰。在经济快速发展的今天,我们对电能的需求越来越多,为了维持社会经济的可持续发展,需要获取更多的电能才能满足发展的需要。太阳能发电以其取之不尽、清洁干净的显著优势成为人们获取电能的主要方式之一。
        1太阳能光伏电站的主要特点
        太阳能光伏电站的特点有三个:其一,太阳能光伏发电是可再生能源,其生产过程主要是利用当地自然太阳能转变为电能的过程,没有噪音,也不会排放任何有害气体,自然也没有污染。其二,太阳能光伏发电站目前投资建设成本还较高,但其建成后无需消耗燃料,比常规能源电厂在运行、维护和燃料等方面成本要低的多,具有相对较好的社会经济效益。其三,太阳能光伏发电的模块化设计,其规模大小可根据各种场地要求进行调整,通常一个太阳能光伏发电站安装容量在数十瓦至数十兆瓦,甚至几百兆瓦规模。
        2光伏发电效率的影响因素
        2.1环境因素
        环境因素主要包括辐射强度大小及温度变化对光伏发电效率的影响。其中辐射强度主要取决于地理位置、海拔高度、大气环境、气候条件等因素。一般纬度越低,其太阳高度角就越大,太阳辐射强度越强,反之太阳高度角越小,太阳辐射强度就越弱;海拔高度越高时,空气就越稀薄,大气中的水汽和尘埃的含量也越少,太阳辐射强度越大;大气环境也在一定程度上影响太阳辐射强度,在晴朗无云的天气,大气透明度高,到达地面的太阳辐射能量就多,反之灰尘、积雪、云层等阴影的遮挡,也会使太阳能电池板接收到的辐射大打折扣。
        2.2外部遮挡影响
        外部遮挡又可分为植物遮挡、护角遮挡、地势差异遮挡、泥浆、鸟粪、沙尘等遮挡。植物遮挡方面。在各类外部遮挡中,植物遮挡最为多见,要在阵列排布时就充分考虑树、竹及高大花草是否造成遮挡。护角遮挡方面。护角遮挡在现场也存在,但不是很多,一般在设备安装时护角就会被直接拿掉。地势差异遮挡方面。这里地势差异要考虑到组件南北、组件东西是否造成阴影遮挡;同排方阵不同子阵列高度引起遮挡;同时楼层间的阴影也要考虑。泥浆、鸟粪、沙尘等遮挡方面。电站建好后泥浆、鸟屎、沙尘等都会对组件造成遮挡,这就要定期检查、及时清理。
        2.3人为因素影响
        光伏组件接收的辐射总量由天空散射量和地面反射量共同组成,所以要想提高光伏发电效率必须寻找到最佳倾斜角度进行安装;在光伏组件连接过程中,由于组件间的电流(电压)差异造成电流(电压)的损失,即组件的不匹配,也是影响发电效率的因素;设计施工过程不合理,维护清洁不及时等,也会在一定程度上降低光伏发电效率。
        3光伏发电效率的提升策略
        3.1合理选择太阳能光伏发电设备
        太阳能辐射量具有随机性,根据当地各年的太阳辐射数据来计算相关的工程设计参数其结果会有很大的误差,因此要从多年的气象数据中挑选出具有代表性的太阳能辐射数据,以充分反映长期的太阳能辐射变化规律,从而合理选择光伏发电设备最大限度地提高太阳能光伏发电站的综合发电效率。组件是利用光电转换效应将太阳能转换为电能的重要设备,是光伏电站的核心设备。

逆变器是太阳能光伏发电系统的关键技术设备,主要作用是将光伏组件不规则的直流电,转换成容易远距离输送的正弦交流电,还有过压、过流保护、绝缘阻抗保护、漏电流保护、电网电压频率异常保护等功能。逆变器的配置选型除应考虑输出额定功率、电压调整范围及整机效率等因素。变压器是太阳能光伏电站最常见、最重要的电气设备之一,其损耗主要为铁损和铜损,铁损为变压器铁心中消耗的功率,包括励磁损耗和涡流损耗;铜损为绕组线圈中损耗的功率,故变压器损耗的大小将直接影响到发电效率的高低,因此在进行变压器选型时,可根据实际情况尽量选择损耗率较低的变压器,以便最大程度的降低变压器损耗,提高发电效率。太阳能光伏发电系统中,线路占少部分,但线路损耗却占有很大比重,线路损耗和线路电阻成正比;相同电阻率的电缆,电阻与电一是要缆长度成正比、与电缆截面积成反比(温度也会对电阻产生影响)。因此通过选用电阻率较低的电缆或是减少电缆长度的方法均可降低电缆电阻,进而降低线路电量损失。
        3.2科学选址
        首先,科学选址,合理布局是进行太阳能光伏发电的前提;其次,选用转换效率高,品质稳定,技术成熟的太阳能光伏组件和性能卓越的逆变设备,可以大幅度提高光伏发电效率;选用合适的跟踪方式,增加垂直照射时长,从而争取吸收最大辐射量;为了减少高温对光伏发电的负面影响,适当加装降温装置;进行科学设计,合理施工,针对不同情况制定运维方案(如:通风、除尘等),在一定程度上也可以提升光伏发电效率。
        3.3加强施工管理
        光伏发电站项目环境影响在施工阶段主要表现在生态环境的影响,大气、水环境影响等。施工作业时要严格做好环境保护,尤其是在草原、灌木林生态区等生态环境较为脆弱地区的施工作业前要做好生态环境评估。相对作业面较大的大型光伏发电站项目,在建设过程中,施工道路的修建、建筑材料的堆放、基础设施的开挖、场地的平整等都难免会造成地表扰动,改变原有生态系统。为此,一要合理施工。如不随意偷排废弃物,施工垃圾及时清运、集中处置,做好施工材料及运输时的扬尘遮盖,定期在作业区洒水等,将环境影响降低到最小。施工中产生的噪声污染,要加强作业机械的维修保养,合理控制施工时间,严禁夜间施工作业。二要科学管理。光伏发电站项目建设时应坚持环境预防为主、保护优先、因地制宜、科学管理的方针,最大限度地降低地表面积扰动,最大程度地减少扰动的裸露时间,合理保持施工进度。三是注重防护。要重点做好光伏发电站项目建设期间的水土流失防护,结合水土流失特点、工程施工实际,采取点、线、面相结合的办法,将生态环境保护与水土流失防治结合起来。
        3.4光伏电池板的维护
        首先,避免外力破坏。不要人为损坏光伏电池板玻璃,以免造成发电能量损失;不要敲打、破坏光伏支架,以免对光伏电池板造成隐性损伤;定期对光伏电池板表面进行清洁,建议在早晨或傍晚进行清洁。其次,避免遮挡。不要人为遮挡光伏电池板,还要避免障碍物遮挡。要注意光伏电站周围是否有高树、高楼等障碍物,应避开周围障碍物对光伏电池板的遮挡。避免雨雪天气时遮挡。要注意避免雨雪等对光伏电池板的遮挡,影响光伏电池板的采光,要不定期擦拭清洁光伏电池板。注意光伏电池板的倾角角度,减少倾角角度对发电的影响。定期清理灰尘。长时间没清洗的光伏电池板,表面会堆积大量的灰尘,即使是下过雨,由于光伏电池板安装的倾角并不是很大,也会在光伏电池板下半部分形成灰尘堆积。先用清水冲洗一下,然后用布条拖把擦拭一遍就好。
        结语
        太阳能作为一种清洁的可再生能源,近年得到了持续开发及推广,特别是我国的光伏产业已走上了快速发展的道路。本文对影响光伏发电效率的因素进行了全面分析,并对提高光伏发电效率的策略展开探讨。
        参考文献
        [1]吴旻硕.大型地面并网光伏电站技术经济综合性评价理论研究[D].北京:华北电力大学,2013.
        [2]陈会娟,禄煜,张顺.浅谈光伏发电项目环境影响研究[J]中小企业管理与科技,2018(15):75-76.
       
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