羅臻

（中國(guó)華電集團(tuán)有限公司，北京 100031）

0 引言

隨著現(xiàn)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展人們的生活水平得到了極大提升，在這種形勢(shì)下對(duì)電力的需求量也在不斷增加。保障社會(huì)的電能供應(yīng)，電力企業(yè)需要對(duì)各類能源進(jìn)行充分利用。光伏電站是一種將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的新型發(fā)電方式。在我國(guó)全面提出綠色發(fā)展的形勢(shì)下，光伏電站發(fā)揮了重要作用。但光伏電站在建設(shè)過(guò)程中受到各種因素影響而導(dǎo)致其發(fā)展效率低下。因此需要對(duì)影響光伏電站發(fā)電效率的因素進(jìn)行深入分析，這樣才能采取有效措施進(jìn)一步提升發(fā)電效率，促進(jìn)光伏發(fā)電行業(yè)的健康發(fā)展。

1 分布式光伏電產(chǎn)發(fā)電效率影響因素分析

1.1 設(shè)施設(shè)備因素

集中式光伏電站在建設(shè)過(guò)程中需要應(yīng)用到大量電氣設(shè)備，整個(gè)電站的設(shè)備構(gòu)成非常復(fù)雜，如果電站在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)某種設(shè)備故障問(wèn)題必然會(huì)對(duì)光伏電站的安全運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響，而且也會(huì)造成光伏電站發(fā)電效率下降。

1.1.1 逆變器、交流并網(wǎng)效率

集中式光伏變電站在建設(shè)過(guò)程中會(huì)應(yīng)用到大量復(fù)雜的負(fù)載，而逆變器的轉(zhuǎn)換效率必須要對(duì)各類負(fù)載加強(qiáng)轉(zhuǎn)化率進(jìn)行處理后才能夠及時(shí)計(jì)算。但是，光伏電站的逆變器在實(shí)際發(fā)電過(guò)程中加權(quán)效率往往非常接近97%，但是逆變器本身會(huì)存在一定的跟蹤滯后性，因此，有部分能量仍然會(huì)在發(fā)電過(guò)程中被損失掉[1]。

1.1.2 設(shè)備故障

集中式光伏電站的發(fā)電效率同樣會(huì)受到設(shè)備故障的影響下降，根據(jù)當(dāng)前集中式光伏電站的實(shí)際使用情況可以看出，在光伏發(fā)電過(guò)程中經(jīng)常會(huì)因?yàn)榇嬖谠O(shè)備故障等問(wèn)題導(dǎo)致將近一半的電量被損耗。

1.1.3 零件問(wèn)題

光伏發(fā)電站不少設(shè)備由于工作環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致各類機(jī)械零部件需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，且工作時(shí)間不斷增加，從而導(dǎo)致在超負(fù)荷運(yùn)行中出現(xiàn)部分機(jī)械零部件嚴(yán)重后果磨損甚至腐蝕等現(xiàn)象，機(jī)械零部件的性能會(huì)受到嚴(yán)重影響，甚至在一些情況下會(huì)導(dǎo)致材料嚴(yán)重磨損失效，進(jìn)而對(duì)光伏發(fā)電站的發(fā)電穩(wěn)定性和發(fā)電效率產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

1.2 人為因素

1.2.1 設(shè)計(jì)問(wèn)題

在進(jìn)行集中式光伏電站設(shè)計(jì)的過(guò)程中設(shè)計(jì)人員需要經(jīng)常面對(duì)建造成本或者是建造場(chǎng)地的限制，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案不夠完善[2]。例如一些光伏電站在設(shè)計(jì)過(guò)程中因?yàn)闆](méi)有針對(duì)電站互相之間的距離進(jìn)行合理設(shè)置，或者是在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)建筑物的遮擋沒(méi)有進(jìn)行充分考慮，從而導(dǎo)致光伏電站在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中無(wú)法滿足輸出功率的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)要求，而且，在發(fā)展過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的發(fā)電量損失。

1.2.2 對(duì)光伏電站的管理和維護(hù)不到位

集中式光伏電站在進(jìn)入日常的發(fā)電應(yīng)用之后，管理人員對(duì)設(shè)備不能夠及時(shí)進(jìn)行清潔維護(hù)，對(duì)設(shè)備日常運(yùn)行重視程度不足，或者是沒(méi)有及時(shí)開(kāi)展清潔工作，從而導(dǎo)致光伏電站在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的灰塵遮擋的問(wèn)題，從而對(duì)光伏電站的發(fā)電效率產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

1.3 不可抗力因素

1.3.1 溫度影響

集中式光伏電站發(fā)電設(shè)備通常情況下是在室外布置，在這種運(yùn)行環(huán)境下，光伏電站發(fā)電效率會(huì)受到室外溫度條件的嚴(yán)重影響。與光伏發(fā)電站采取的是硅晶電池，這種電池在物理化學(xué)特性方面會(huì)受到一定的限制，當(dāng)室外環(huán)境發(fā)生變化的情況下，光伏電站的發(fā)電效率也會(huì)呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)變化。通常情況下，環(huán)境溫度每升高1℃，太陽(yáng)能光伏電站的晶體硅電池輸出功率就會(huì)相應(yīng)下降0.04%。因此，為了將光伏電站發(fā)電量收溫度條件的影響控制在最低程度，需要充分保障光伏電站擁有良好的通風(fēng)條件。

1.3.2 不可利用的輻射

集中式光伏電站在發(fā)電的過(guò)程中會(huì)存在散射輻射和直接輻射等多種輻射作用，但是能夠被光伏電站所使用的僅僅是其中一小部分輻射能量，即使在陽(yáng)光特別充足的情況下，集中式光伏電站對(duì)太陽(yáng)能輻射的利用率也相對(duì)比較有限[3]。

1.3.3 灰塵、遮擋損耗

灰塵密度以及灰塵的這種狀況也會(huì)對(duì)光伏組件整體的發(fā)電量產(chǎn)生一定程度的影響，如果光伏發(fā)電組件在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了大面積灰塵遮擋，而且灰塵密度較大的情況下，集中式光伏電站的發(fā)電效率也會(huì)受到嚴(yán)重影響。另外，如果集中式光伏電站在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)灰塵或樹(shù)葉等遮擋物覆蓋在光伏組件上，從而在光伏組件上形成陰影部分，在這種情況下就會(huì)進(jìn)一步改變光伏組件局部的傳熱方式，光伏出現(xiàn)在受到太陽(yáng)長(zhǎng)時(shí)間照射的過(guò)程中，被遮擋的部分無(wú)法正常運(yùn)行，在這種情況下就會(huì)出現(xiàn)，遮擋物遮蓋部分的光伏組件溫度身高過(guò)快，如果不能夠?qū)夥M件上因?yàn)闇囟壬仙^(guò)快而導(dǎo)致的熱斑進(jìn)行及時(shí)清理，就會(huì)導(dǎo)致光伏組件在實(shí)際使用壽命受到嚴(yán)重影響，人們通常講光伏組件的熱板稱為是光伏板的“癌癥”。

1.3.4 太陽(yáng)能電池組傾斜角度

光伏系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)際的發(fā)電量是將水平面上太陽(yáng)能的輻射能量換算成光伏列陣傾斜面的輻射量之后進(jìn)行計(jì)算[4]。但是光伏電站安裝所在地的緯度與太陽(yáng)能電池組最佳傾角存在直接關(guān)聯(lián)。當(dāng)光伏電站建設(shè)所在地的緯度為0°～25°的情況下，太陽(yáng)能電池組的其最佳傾斜角度就是光伏電站所在的緯度；而如果光伏電站建設(shè)所在地的緯度為26°～40°的情況下，太陽(yáng)能電池組的最佳傾斜角需要在光伏電站所在地緯度的基礎(chǔ)上增加5°～10°；而如果光伏電站建設(shè)所在地的緯度為41°～55°的情況下，太陽(yáng)能電池組的最佳傾斜角需要在光伏電站所在地緯度的基礎(chǔ)上增加10°～15°。

2 典型光伏電站發(fā)電技術(shù)

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展形勢(shì)下人們更加關(guān)注生活環(huán)境質(zhì)量。由此也進(jìn)一步推動(dòng)了風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能等一些可再生能源的發(fā)展，在新能源技術(shù)持續(xù)提升的情況下各類新能源利用率也在不斷提升，其中太陽(yáng)能是利用效率最高的一種，這也是太陽(yáng)能光伏電站快速發(fā)展的主要原因之一[5]。太陽(yáng)能光伏電站的有效性就能夠滿足生態(tài)環(huán)保的要求，也能夠?qū)Υ髿猸h(huán)境質(zhì)量形成良好保護(hù)，更能夠充分體現(xiàn)出能源節(jié)約的效果。目前，光伏發(fā)電技術(shù)包括獨(dú)立、并網(wǎng)和分布式光伏發(fā)電3 種。不同光伏發(fā)電站發(fā)電技術(shù)都有各自的優(yōu)劣勢(shì)，而且其適用標(biāo)準(zhǔn)和適用范圍也會(huì)存在一定差異。

光伏發(fā)電站在發(fā)電過(guò)程中會(huì)應(yīng)用到各種先進(jìn)技術(shù)。其中光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)主要是利用太陽(yáng)能電池組的光伏效應(yīng)將太陽(yáng)能經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生電能，并最終接入電網(wǎng)中。光伏發(fā)電技術(shù)主要可以分為獨(dú)立式和并網(wǎng)式等兩種發(fā)電系統(tǒng)。獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)整體構(gòu)造是以電池組件為主，通過(guò)電池組件來(lái)有效吸收太陽(yáng)能。獨(dú)立發(fā)電站的建設(shè)通常情況下是在用電總量需求大、人員相對(duì)比較聚集但比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)應(yīng)用。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)使光伏發(fā)電技術(shù)與傳統(tǒng)建筑工藝的有效結(jié)合，該技術(shù)能夠體現(xiàn)出環(huán)保、便捷等眾多優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)利用太陽(yáng)能電池來(lái)吸收太陽(yáng)能，并將太陽(yáng)能直接進(jìn)行轉(zhuǎn)化后形成直流電，隨后將形成的直流電利用轉(zhuǎn)化器進(jìn)行轉(zhuǎn)化和最終可以輸出交流電。與傳統(tǒng)的火力發(fā)電和水力發(fā)電技術(shù)相比較，光伏發(fā)電站在環(huán)保方面的性能更加優(yōu)越。隨著我國(guó)提出綠色環(huán)保發(fā)展的戰(zhàn)略，光伏發(fā)電技術(shù)研發(fā)也在不斷深入，而且目前已經(jīng)形成了大型的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，完全能夠?qū)崿F(xiàn)電能的遠(yuǎn)距離傳輸。離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)但靈活性更強(qiáng)，但是該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中也存在較大局限性，因此在光伏發(fā)電技術(shù)方面并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用比較普遍。

3 提升分布式光伏發(fā)電效率措施

3.1 標(biāo)準(zhǔn)化施工

施工技術(shù)管理對(duì)集中式光伏電站工程項(xiàng)目建設(shè)能產(chǎn)生直接影響，在項(xiàng)目建設(shè)前首先應(yīng)該做好技術(shù)交底工作，以工程施工的實(shí)際狀況為基礎(chǔ)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行系統(tǒng)性分析，同時(shí)以工程的基本經(jīng)濟(jì)政策工作的進(jìn)一步強(qiáng)化，以此來(lái)避免后期因?yàn)樵O(shè)計(jì)存在問(wèn)題而導(dǎo)致工程項(xiàng)目停滯，進(jìn)而帶來(lái)最大經(jīng)濟(jì)損失。因此施工方在全面綜合施工的標(biāo)準(zhǔn)要求之后，制定出更加科學(xué)、根據(jù)可操作性的施工技術(shù)方案，與此同時(shí)也要做好工程施工的科學(xué)管理。另外，在施工過(guò)程中要針對(duì)每一個(gè)施工環(huán)節(jié)實(shí)施嚴(yán)格的驗(yàn)收，同時(shí)對(duì)各施工工序以及施工流程實(shí)施嚴(yán)格把控，重點(diǎn)關(guān)注工程施工過(guò)程中的各類設(shè)備和材料選型，避免工程在施工中出現(xiàn)材料的過(guò)度消耗，從而有效提升材料的轉(zhuǎn)化效率。鑒于此，要想充分保證工程施工質(zhì)量必須要對(duì)以下幾個(gè)方面工作可以高度重視。首先，要根據(jù)當(dāng)前的施工規(guī)范要求來(lái)合理采購(gòu)施工材料，真正從源頭實(shí)現(xiàn)施工材料質(zhì)量的良好把控，再進(jìn)行太陽(yáng)能電池模塊大家采購(gòu)過(guò)程中應(yīng)該盡可能突出其功率和轉(zhuǎn)化率等一些特征；其次，要結(jié)合不同的工程項(xiàng)目特征來(lái)選擇更加適合的標(biāo)準(zhǔn)施工工藝，同時(shí)做好各類材料的調(diào)度工作，為后續(xù)施工工作開(kāi)展提供保障。另外，所有進(jìn)場(chǎng)施工人員必須要嚴(yán)格做好工程項(xiàng)目的教育培訓(xùn)工作，從根本上有效提升施工作業(yè)人員的專業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)技能水平，只有充分保障施工技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化才能夠有效提升光伏電站整體的建設(shè)質(zhì)量。

3.2 標(biāo)注化設(shè)計(jì)

合理的設(shè)計(jì)能夠從根源上進(jìn)一步提升集中式光伏發(fā)電站發(fā)電效率，因此電力企業(yè)在建設(shè)光伏電站的過(guò)程中應(yīng)該結(jié)合工程建設(shè)現(xiàn)狀，對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及特征進(jìn)行充分了解，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用合理的管理對(duì)策及控制方案來(lái)充分保障光伏發(fā)電站能夠始終處在安全、可靠的運(yùn)行狀態(tài)[6]。在當(dāng)前針對(duì)集中式光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電效率的相關(guān)研究中，電站標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)經(jīng)常被用在集中式光伏發(fā)電站發(fā)電效率低下問(wèn)題的解決過(guò)程中。另外還需要對(duì)各類設(shè)計(jì)方案進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比分析，在此基礎(chǔ)上制定出更加科學(xué)可靠的光伏電站運(yùn)行方案，而且也能夠?qū)惺焦夥娬镜倪\(yùn)行起到一定保護(hù)作用。另外，光伏電站在設(shè)計(jì)過(guò)程中要保障電站運(yùn)行能夠與設(shè)計(jì)方案形成有效協(xié)調(diào)，這樣才能真正保障集中式光伏電站在運(yùn)行過(guò)程中能實(shí)現(xiàn)發(fā)電效率的有效提升。

3.3 合理選擇設(shè)備型號(hào)

集中式光伏電站在建設(shè)過(guò)程中科學(xué)合理選擇設(shè)備非常重要。保障各類設(shè)備型號(hào)的合理性能夠使集中式光伏電站的發(fā)電效率得到有效提升。另外，集中式光伏發(fā)電站的發(fā)電能力轉(zhuǎn)換、發(fā)電運(yùn)輸也會(huì)直接受到設(shè)備選型的直接影響。當(dāng)前光伏電站的主體設(shè)備型號(hào)主要可以分為逆變器、方陣、MPPT 以及IMW 等。設(shè)備型號(hào)不同的情況下，發(fā)電站在發(fā)電過(guò)程中的發(fā)供電效率也會(huì)存在較大差異。因此，在光伏電站的建設(shè)過(guò)程中保障各類設(shè)備選型的科學(xué)化以及合理化，就能夠?yàn)楹笃诠夥娬镜姆€(wěn)定運(yùn)行提供基本保障。

3.4 定位維護(hù)

針對(duì)集中式光伏電站開(kāi)展定期維護(hù)管理能夠在一定程度上提升其運(yùn)行效率。光伏電站運(yùn)行主要是以太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能輻射，如果太陽(yáng)能電池被灰塵或其他雜物所覆蓋，必然會(huì)導(dǎo)致發(fā)電站的發(fā)供電效率受到影響。因此在發(fā)電站日常運(yùn)行過(guò)程中要不斷加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)，這樣才能讓光伏電站的效率實(shí)現(xiàn)最大化。此外，在集中式光伏電站的發(fā)電過(guò)程中，要對(duì)每排光伏組件的進(jìn)格嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，同時(shí)也要保證光伏組件與構(gòu)筑物之間預(yù)留充足距離，這樣才能避免光伏組件在發(fā)電過(guò)程中出現(xiàn)遮擋。同時(shí)也要積極引進(jìn)各類正常性設(shè)備來(lái)幫助光伏電站設(shè)計(jì)選型和組件匹配等工作，這樣能夠讓電站的整體性能得到有效提升。微型逆變器并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用范圍得到進(jìn)一步擴(kuò)展，同時(shí)在逆變器模塊選擇方面要盡可能選擇最大功率點(diǎn)對(duì)其功能進(jìn)行跟蹤，這樣就能夠讓光伏發(fā)電組件發(fā)出電能直接經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)變后形成交流電，使得直流電的轉(zhuǎn)化效率得到全面提升。

4 結(jié)語(yǔ)

有效提升集中式光伏電站的發(fā)電效率不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電站發(fā)電量的提升，同同時(shí)對(duì)我國(guó)集中式光伏發(fā)電事業(yè)的發(fā)展起到積極推動(dòng)作用。因此，必須要對(duì)集中式光伏電站發(fā)電效率的相關(guān)影響因素進(jìn)行深入分析，并采取有效措施給予有效解決，這樣才能實(shí)現(xiàn)集中施工和發(fā)電站發(fā)電效率的全面提升。