分布式光伏電站發(fā)電效率提升策略研究

張正文 董麗娟

【摘 ?要】近些年來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人民生活水平質(zhì)量提高的同時(shí)，對(duì)能源的需求和消耗也日益加劇，傳統(tǒng)礦物能源的開(kāi)采量逐漸減少，礦物燃料的燃燒對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，破壞了生態(tài)平衡。太陽(yáng)能作為一種節(jié)能環(huán)保的新能源，因其獨(dú)有的特性，越來(lái)越受到關(guān)注和重視，得到了迅猛的發(fā)展?！笆濉焙汀笆濉逼陂g，我國(guó)光伏市場(chǎng)得到了很好的發(fā)展，國(guó)家出臺(tái)一系列政策支持研究所和企業(yè)重點(diǎn)研究薄膜光伏電池，這一系列優(yōu)勢(shì)為光伏電站技術(shù)的推廣提供了市場(chǎng)。本文在此基礎(chǔ)上就提升分布式光伏電站發(fā)電效率的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。

【關(guān)鍵詞】分布式;光伏電站;發(fā)電效率

1光伏發(fā)電技術(shù)的原理

PN結(jié)是實(shí)現(xiàn)光-電轉(zhuǎn)換的基本單元。當(dāng)PN結(jié)在受到照射時(shí)就會(huì)生成光生電動(dòng)勢(shì)。如圖1所示，當(dāng)PN結(jié)在未受激發(fā)的狀態(tài)下，內(nèi)部的電場(chǎng)方向是由N區(qū)指向P區(qū)的，當(dāng)PN在陽(yáng)光直射的條件下，會(huì)產(chǎn)生空穴對(duì)，并在電場(chǎng)力的作用下，空穴對(duì)會(huì)不斷地轉(zhuǎn)向P區(qū)，相反的，帶負(fù)電的電子就會(huì)移向N區(qū)，這一過(guò)程就會(huì)使P區(qū)產(chǎn)生多余的空穴，N區(qū)產(chǎn)生多余的電子，這就是導(dǎo)致在PN結(jié)上產(chǎn)生了一種方向相反的電動(dòng)勢(shì)。新產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)就會(huì)抵消一些原電場(chǎng)力，使N區(qū)帶負(fù)電，P區(qū)帶正電，N區(qū)與P區(qū)間產(chǎn)生電勢(shì)差。如果在PN結(jié)上接上電極，就會(huì)產(chǎn)生閉合回路，使電路產(chǎn)生電流。因此，可以分為以下三個(gè)部分：（1）光伏板的PN結(jié)在受到輻射，在PN結(jié)兩側(cè)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。（2）在PN結(jié)中產(chǎn)生光生載流子，通過(guò)擴(kuò)散作用到達(dá)電荷區(qū)。（3）光生載流子受到電場(chǎng)力作用而相互分離，空穴對(duì)被分離到P區(qū)，電子被分離到N區(qū)被分離的空穴與電子被的正、負(fù)極所接收，如果在正負(fù)極上分別接上電極再連接負(fù)載，就會(huì)產(chǎn)生電流，產(chǎn)生電能。光伏電池實(shí)際上是由多個(gè)PN結(jié)通過(guò)串、并聯(lián)方式組成的電池組件，可以作為獨(dú)立電源使用，使用時(shí)的輸出功率可達(dá)幾瓦至幾百瓦。要想獲取更大的輸出功率就可將單獨(dú)的光伏電池通過(guò)串、并聯(lián)形成光伏電池陣列，為負(fù)載提供負(fù)載電能。

2分布式光伏電站發(fā)電效率影響因素分析

從長(zhǎng)遠(yuǎn)處看，光伏發(fā)電的分布式發(fā)電和綠色能源技術(shù)具有可再生性和取之不竭的充足性，可為人類解決能源危機(jī)。隨著各項(xiàng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，光伏電站必將會(huì)提高在常規(guī)用電中的比例，逐步取代常規(guī)能源。伴隨著光伏電站的陸建設(shè)和運(yùn)行，分布式光伏發(fā)電站監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)確保以下條件：提升設(shè)備使用年限，使發(fā)電站運(yùn)轉(zhuǎn)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便;提高發(fā)電站的安全性、技術(shù)性和發(fā)電質(zhì)量;提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和系統(tǒng)營(yíng)運(yùn)效率;減少工程費(fèi)用，縮小電站占地面積;節(jié)省電纜覆蓋，減少設(shè)備之間的連接。國(guó)家電網(wǎng)要求對(duì)目前的光伏電站系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，在監(jiān)控過(guò)程中通過(guò)設(shè)備的信息反饋來(lái)達(dá)到監(jiān)測(cè)其他設(shè)備的作用。

2.1設(shè)備方面的影響

分布式光伏電站的運(yùn)行涉及到多個(gè)環(huán)節(jié)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都有相應(yīng)的設(shè)備配置，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，將會(huì)直接影響電能的產(chǎn)生和輸送，所以需要對(duì)常用的設(shè)備，比如光伏電池板進(jìn)行性能檢測(cè)，還要加強(qiáng)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)構(gòu)建，這樣才能更好地提升設(shè)備的日常運(yùn)行水平，滿足電力供應(yīng)的需求。此外分布式光伏電站的運(yùn)行還容易受到人員因素的影響，如果設(shè)備管理人員等操作不當(dāng)或者責(zé)任心不夠，對(duì)安全隱患排查等不重視，將難以保證整體電能的輸送。

2.2光伏電站的保護(hù)裝置維護(hù)不足

產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)用戶側(cè)皆為用戶資產(chǎn)，需要用戶定期對(duì)光伏電站繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置進(jìn)行日常管理、運(yùn)行維護(hù)和定期檢驗(yàn)，受專業(yè)能力不足限制和安全意識(shí)不足影響，實(shí)際運(yùn)行中大部分用戶對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)的保護(hù)裝置的定期維護(hù)及檢驗(yàn)力度不夠，而且大部分光伏電站都是近幾年才投運(yùn)，暴露的問(wèn)題尚不多。隨著時(shí)間的推移，設(shè)備老化必然加劇，光伏電站的保護(hù)裝置難免會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)電網(wǎng)影響較大的防孤島保護(hù)若故障或失效，在電網(wǎng)設(shè)備或線路檢修時(shí)電站側(cè)反送電的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)增大，進(jìn)而也就影響了發(fā)電效率。

2.3自然因素

分布式光伏電站在運(yùn)行過(guò)程中主要是利用太陽(yáng)光照，因此，只有太陽(yáng)光照的強(qiáng)度足夠，才能保證分布式光伏電站具有良好的發(fā)電能力。但是在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，分布式光伏電站的電力生產(chǎn)總是受到各種自然因素的影響，使得其無(wú)法有效地接收太陽(yáng)光，比如，灰塵覆蓋、雨雪天氣、陰天等，這些因素的存在會(huì)阻擋太陽(yáng)光，降低了分布式光伏電站的發(fā)電效率。電力企業(yè)的管理人員應(yīng)該采取相應(yīng)的措施，降低這些因素對(duì)分布式光伏電站發(fā)電效率的影響。

3分布式光伏電站發(fā)電效率提升策略

3.1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化處理

根據(jù)分布式光伏發(fā)電站具有的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，需要增加多種控制和管理措施，使分布式光伏發(fā)電站保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，從而使整體的電力能源生產(chǎn)效率逐步提升。另外針對(duì)光伏發(fā)電站發(fā)電效率方法研究中，要通過(guò)電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，使整個(gè)電子的運(yùn)行都能通過(guò)設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)有效的融合，從而確保整體效率穩(wěn)定的提升。

3.2合理選擇規(guī)范的設(shè)備型號(hào)

在分布式光伏電站建設(shè)中，設(shè)備的運(yùn)行對(duì)于光伏電站的穩(wěn)定安全運(yùn)行起到關(guān)鍵的支撐保障作用，尤其是要注意的是設(shè)備的選型和質(zhì)量。一方面所以要根據(jù)分布式光伏電站不同點(diǎn)位的具體運(yùn)行要求，選擇不同型號(hào)的匹配的設(shè)備型號(hào)，通常設(shè)備型號(hào)主要包含1MW方陣、MPPT逆變器等，不同的設(shè)備型號(hào)性能不一樣，發(fā)揮的作用也不一樣，所以要根據(jù)不同的運(yùn)行環(huán)節(jié)，對(duì)設(shè)備型號(hào)進(jìn)行科學(xué)匹配，確保符合運(yùn)行的基本要求;另一方面要加強(qiáng)質(zhì)量檢驗(yàn)，確保設(shè)備采購(gòu)質(zhì)量，符合運(yùn)行的規(guī)范，做好日常維護(hù)保養(yǎng)和性能檢測(cè)，只有這樣才能保證分布式光伏電站的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

3.3施工規(guī)范化

根據(jù)分布式光伏發(fā)電站在電力生產(chǎn)中的作用，為提升電力生產(chǎn)效率，不僅要對(duì)生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的研究和分析，并最終確定合適的生產(chǎn)方案，同時(shí)需要規(guī)范的施工，將光伏電站進(jìn)行建設(shè)。通過(guò)規(guī)范化的施工，不僅要求施工企業(yè)能夠樹(shù)立正確的管理意識(shí)，同時(shí)增加多種控制措施，確保不同光伏發(fā)電設(shè)備正確的安裝，另外在面對(duì)不同施工問(wèn)題時(shí)，能夠?qū)⒃O(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)作為重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象，并根據(jù)電力建設(shè)相關(guān)規(guī)定，確保施工的每個(gè)過(guò)程，都能使后續(xù)的電力生產(chǎn)具有穩(wěn)定的狀態(tài)。所以在進(jìn)行光伏電站建設(shè)施工時(shí)，需要對(duì)施工技術(shù)和操作流程進(jìn)行規(guī)范的管理，為電站的建設(shè)和運(yùn)行提供良好的基礎(chǔ)。

3.4進(jìn)行定期維護(hù)

分布式光伏電站運(yùn)行過(guò)程中，需要進(jìn)行定期的維護(hù)。分布式光伏電站的運(yùn)行接收太陽(yáng)光主要靠太陽(yáng)能電池接收板，但是隨著時(shí)間的不斷推移，電池板上方就會(huì)被灰塵或者積雪等覆蓋，影響分布式光伏電站系統(tǒng)的運(yùn)行。通過(guò)定期設(shè)備的維護(hù)，能夠提高分布式電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。比如，在分布式光伏電站電力系統(tǒng)維護(hù)過(guò)程中，安排專業(yè)人員進(jìn)行定期的維護(hù)，及時(shí)清除太陽(yáng)能電池板上方的灰塵以及覆蓋的積雪等，只有減少這些因素對(duì)電力設(shè)備的影響，才能更好地提高光伏電站發(fā)電設(shè)備的發(fā)電效率。

4結(jié)束語(yǔ)

分布式光伏電站作為十三五能源規(guī)劃的一項(xiàng)重要目標(biāo)，必然會(huì)推動(dòng)一大批光伏企業(yè)的技術(shù)革新及發(fā)展，無(wú)論從降低電站建設(shè)成本上，還是從提高電站的系統(tǒng)效率上，都還要加強(qiáng)施工規(guī)范管理，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，只有這樣才能更好地保障分布式光伏發(fā)電站的安全高效運(yùn)行，進(jìn)而為電能的正常輸送奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李敏.分布式光伏電站監(jiān)測(cè)及能效分析系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)[D].華北電力大學(xué)（北京），2016.

（作者單位：然后湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院）