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去年夏天,我国不少地方经历了有完整气象观测记录以来的最强高温过程。阳光这么强烈,气温这么高,很多人认为光伏电站的发电效率也会随之提高,是真的吗?
“持续高温天气下,光伏组件功率输出呈现出负温度系数关系,温度越高,输出功率越低,因此发电量也会相应减少。”长期研究光伏产业发展的江苏光伏产业协会秘书长范国远表示,光伏发电组件的理想工作温度为25℃左右,气温每升高1℃,输出功率就会降低约0.35%,光伏电站的发电量也会降低0.35%左右。
范国远介绍,光伏发电系统是由光伏组件、控制器、蓄电池组、逆变器等部分组成,发电原理是利用光照射半导体产生的光伏效应,将光能直接转变为电能。一般来说,夏季光照条件好确实能产生更多的电能。但极端高温作用下就另当别论了。夏季极端高温不仅影响光伏组件的功率和性能,同时对光伏逆变器等光伏元器件也可能造成伤害。
光伏组件一般有三个温度系数,开路电压、峰值功率和短路电流。其中,开路电压会随温度的升高而大幅下降,导致工作点的偏移,影响组件性能,光伏组件的输出功率就会下降。
光伏逆变器中的元器件也有额定的工作温度,如果环境温度过高,逆变器满功率运行时温度上升快,光伏逆变器在工作温度超过阈值时,会对输出功率进行限容,甚至触发过温待机保护,加速逆变器元器件老化,影响光伏电站的寿命,增加电站的运行安全风险。
因此,夏季高温并不能与光伏高发电量画上等号。甚至,持续的高温天气还会给光伏造成伤害。
在光伏系统中,光伏组件怕热,同样逆变器也怕热。逆变器内部由众多电子元器件组成,工作时主要零部件会产生热量,厂家在设计研发过程中为了降低机器内部热量会采用散热片、风扇等形式。若逆变器温度过高元器件性能将会下降,进而影响逆变器的整机寿命。
所以在设计安装光伏的时候,要考虑到通风降温问题,同时在电线、电缆的铺设、阵列的设计安装时都要考虑到是否能合理的运用温度,避开温度对光伏太阳能电站的负面影响。
局部温度过高,会产生热斑,影响光伏组件的寿命。热斑效应是指在一定条件下,一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件,将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量,被遮蔽的太阳电池组件此时会发热。
热斑效应一定程度上会破坏太阳能电池,有光照的太阳电池所产生的部分能量,都可能被遮蔽的电池所消耗,而光伏电站的热斑效应会直接导致光伏组件使用寿命缩短30%,长此以往可能会造成组件失效。
PID效应又称电势诱导衰减,是电池组件的封装材料和其上表面及下表面的材料,电池片与其接地金属边框之间的高电压作用下出现离子迁移,而造成组件性能衰减的现象。光伏电站高温天气降温不当,容易产生PID效应,造成组件失效。
我国幅员辽阔,各种气候环境大部分都有出现。随着温度的升高,光电转换效率也会有所下降。比如在我国大部分地区由于气候环境影响,会出现常见的2%、3%的温度损失,在热带地区高温情况下造成的损失将达到以上三倍左右,这样就直接导致了电站的发电量降低。
光伏电站容易受到高温天气的影响,在一定程度上可以通过合理的系统安装设计来进行改善。确保组件和逆变器、配电箱的通风散热,根据当地情况合理进行设计布置,及时对光伏面板清除积灰,确保组件四周开阔无杂物,注意线缆保养,才能达到最理想的发电收益。
来源:经济日报、元一能源阳光工匠光伏网
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