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前言
在影响光伏发电系统发电量的诸多要素中,阴影遮挡是最常见的一项。常见的遮挡因素包括自然遮挡物、人为遮挡物等,这些遮挡物轻则影响光线透射率,降低组件表面光照辐射量,重则在组件局部形成热斑效应,影响光伏组件发电效率和使用寿命,甚至导致组件局部烧毁,形成暗斑等永久损坏,带来安全隐患。
常见的光伏阴影遮挡物有哪些?
一、自然遮挡物
光伏电站常建于地面、山顶、屋顶、水面等户外场景,因而组件表面易附着粉尘、沙尘、积雪、冰层等自然堆积物,杂物的沉降,会削弱太阳光的穿透,导致组件表面温度升高而影响发电效能。电站周围环境不一,水面电站、林光互补电站周边植被茂密,山体、植被、杂草、落叶会形成遮挡。鸟类在组件表面停留,会留下排泄物、羽毛等掉落物。
▲图|积雪会对光伏组件发电效果产生影响
二、人为遮挡物
有部分居民将光伏组件作为建筑物表面,而在其上晾晒衣物、谷物、果实、蔬菜等物体,严重影响了光伏组件的发电效果。由于电站建设环境不一,电站建设前期或建设完成后周边新建的建筑物、铁塔、电线杆、护栏等设施,均会对光伏电站产生遮挡。
光伏阴影遮挡会造成什么后果?
一、降低发电效益
被异物遮挡的电池片部分的电子跃迁活跃度降低,对应电阻增大,该遮挡区域将成为耗能负载,导致遮挡部位温度升高,光伏组件温度不均,会在局部产生“热斑效应”,组件的光吸收率和导电性降低,组件输出功率降低,发电效益减少。如长期不清理表面污垢区域,发电量影响差异可至10%以上。
▲图|组件表面的粉尘、沙尘需要定期清理
二、缩短组件寿命
若遮挡长期存在,过热区域可引起EVA加快老化变黄,使该区域透光率下降,从而使热斑进一步恶化。严重情况下,可能会导致组件局部烧毁,形成暗斑、焊点熔化、栅线毁坏、封装材料老化等永久损坏,从而降低组件使用寿命,甚至形成安全隐患。
如何解决光伏组件遮挡问题?
一、优化元件防护
为避免串联支路的热斑效应,需在光伏组件上加装旁路二极管,目的是让高电抗的太阳能电池单元或者光伏组件中流过的电流分流,以增强可靠性;为了防止串联回路的热斑,则需要在每一路光伏组串上安装直流保险,保护光伏组件,维持光伏发电装置正常运行。
二、前期勘察规划
在光伏电站建设前期,需对周边环境进行勘察,选择合适的地理位置进行安装,尽量避开山体、电线杆、栏杆、植被、建筑物、热水器等遮挡,并结合地形朝向、组件间阵列遮挡、楼层间隔等因素,设计合适的组件摆放方式,减少阴影遮挡影响。如果是零散的植被,可以根据当地林业部门要求,商讨是否可以移走或砍伐;如是大面积树林,可在选址前期避开。除了考虑已存在的遮挡因素,还需结合未来规划排除隐患,考虑因素包括电站附近在规划中的建筑物、植被生产速度、地理环境带来的天气变化等。
三、定期检查运维
为了提高光伏组件发电效率,需要对光伏组件进行科学运维,定期巡检光伏阵列,及时清理对光伏阵列有遮挡的杂草、积灰、鸟粪等异物,防止遮挡和热斑效应产生,做到防患于未然。在对光伏组件清洗的过程中,应注意季节、早晚、水温,禁止使用具有腐蚀性的碱性试剂及其他化学用品,必要时寻求专业的光伏清洁人员帮助。密切关注天气情况,如遇大雪、冰雹、台风、沙尘暴等恶劣天气,要及时检查,清除组件表面的积雪、冰层、树木残枝等遮挡物,极端天气来临前做好准备工作,一旦发现发电故障,立即修复或更换光伏组件。
▲图|组件表面的粉尘、沙尘需要定期清理
四、做好科学引导
加强对电站使用者及周边人群的光伏组件运维知识科普,从源头上减少人为遮挡。纠正人们晾晒衣物、蔬菜、谷物等错误行为,禁止在组件上站、坐、躺等动作,防止组件内部损伤。同时,要加强对组件的日常维护,对不合理加装围栏、架驱鸟装置等行为及时制止。