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警惕光伏双面发电组件在系统应用中的技术“陷阱”

发布时间:2018-03-27 05:15内容来源:网络整理 点击:
警惕光伏双面发电组件在系统应用中的技术“陷阱”

  截至目前,除德令哈、格尔木因政策原因暂停项目外,第三批10个应用领跑者基地中8个领跑者项目均已公示中标结果,从技术选型的角度来说,双面组件技术成为申报企业乃至中标企业的首选。据光伏头条统计,在8大光伏应用领跑者基地中标企业、38个项目招标中,共计54次申报双面技术。

  为此,光伏头条特约行业权威专家北京鉴衡认证中心副主任纪振双对双面技术以及双面技术应用于领跑者项目的相关问题做了解读,期寄行业在火热之境下能够理性发展。

  个人基本观点:

  ◆ 双面发电,前景看好。

  ◆ 不考虑新的技术叠加,双面发电组件的制造技术已相对成熟。制造端需要解决的是:组件功能和物理特性对双面发电的改进或适应性调整;组件IV测量和最大功率标定方法的协调和统一。

  ◆ 双面发电需要重点解决的是系统设计和应用方面的问题。

  适当条件下,双面发电可以大幅提升发电量,并降低光伏发电的度电成本已是不争的事实。大同领跑基地某50MW项目首次大规模地应用了英利生产的光伏双面发电组件,鉴衡对其应用效果进行了跟踪验证,与相邻、可比条件下单面发电电站相比,双面发电的增益率在14%以上。

  第三批光伏领跑者基地招标工作启动后,双面发电再次引起争议。争议的焦点在于如何确定双面发电的功率或效率增益水平及如何保证竞争的公平性,有些已超出技术范畴。从有利于整个行业发展,特别是尽早实现平价上网的角度,对此类方向性的产品或技术,业内更应关心和讨论的是如何让双面发电扬长避短,发挥其应有的效能。

  对双面发电组件,产品制造技术已相对成熟,需要重点解决或改进的是系统应用方面的问题,宜把着眼点放在应用端,包括系统设计及针对双面发电的特点对组件功能和特理特性的适应性调整或改进。以下例举几点双面发电系统设计过程需要考虑和注意的问题,供业内参考。

  一、根据现地条件和标准要求,合理确定系统设备及其部件的耐流能力,以及组件和逆变器的容量配比,在确保安全的前提下,实现双面发电增益水平的最佳化。

  当下,业内讨论最多的是双面发电的增益率及组件和逆变器的容量配比,从安全和可靠性角度,还应考虑双面发电组件IV特性变化及波动程度增加所导致的系统设计方面的调整。以图1为例,依据IEC62548的要求,系统中所有设备和部件的耐流(含过流保护)等级不能低于1.25*Isc—array(注:依据IEC62548,一个跟踪模块视为一个独方方阵,Isc—array为方阵短路电流)。依据上述要求,从系统设计角度,最应该讨论和确定的是组件短路电流(Isc)的测试条件和方法。

  目前,对双面发电,在设计依据不够充分的情况下,针对选定的站址,使用前,宜做些短期、实际或模拟环境下的实证性测试,并将测试结果作为系统设计的参考依据。

  涉及组件和逆变器的容量配比,已是一个老生常谈的问题,想提醒的一点是:不宜简单粗暴地按太阳能资源区给定一个值,需要根据现地条件下辐照度的概率分布及背面受光条件,权衡技术和经济两个方面的影响因素,合理地确定组件和逆变器的容量配比。

  二、多措并举,提高组件在运行条件下的性能一致性,最大限度地减少组件最大功率的失配损失。

  图2为根据100多个电站的检测结果,给出的各类效率损失对比结果。在图中所示的各类效率影响因素中,占比、可控程度、提升潜力均较大的为失配和遮挡损失。可以肯定的是,双面发电的失配和遮挡损失会更大。

  大的方面,组件最大功率的失配损失包括串联失配损失和并联失配损失,与单面发电相比,双面发电需要特别注意的是串联失配损失。图3为组件最大功率串联失配损失示意图。从图中可以看顾出,串联失配损失的大小取决于组件IV的一致性。组件IV一致性受两方面因素的影响,一是组件本身的性能一致性;二是运行环境的差异程度。对双面发电,组件双面受光和发电,性能一致性的影响因素存在叠加效应,失配损失会加大,电池串和组件被旁路的风险也在加大。

  从控制角度,为减小双面发电的失配损失,需要注意解决以下两方面的问题:

  进一步提高背面发电性能的一致性。目前,由于背面功率带有一定的配送性质,出于成本考虑,组件企业对组件背面性能一致性的关注度不够,性能偏差较大。根据鉴衡的监测结果,有的生产企业组件背面功率的最大偏差在10%以上。背面功率或IV差异过大,可能会得不偿失,需要引起注意。

  目前,不同来源的双面发电实证结果的离散度较大,究其原因,与站址条件和系统结构差异有很大关系。对特定站址,要根据站址的地面和环境条件,宜用则用;另外,要合理确定组件的支撑和连线结构,避免设计不合理所带来的附加失配损失。

  三、注意有利于雷电防护的系统结构设计。

  图4为IEC标准中推荐的组件间连线方法,总的原则是尽量减小正、负极间的回路面积。

  已建电站这方面的关注度不够,随意性较强。双面发电组件大多采用无边框结构,在电站结构设计中,要考虑雷电的接闪;另外,双面发电的电流密度和磁感强度增加,更应注意系统的防雷设计,特别是如何使线路的回路面积更小。

  以上仅为双面发电需要注意问题的例举,不限于此。(文/纪振双 作者系北京鉴衡认证中心副主任)

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