基于運(yùn)行數(shù)據(jù)的水面與地面光伏發(fā)電量差異分析

(湖北省漳河工程管理局，湖北 荊門 448156)

目前，有關(guān)水面光伏的論文大多集中于前瞻預(yù)測(cè)、理論分析、系統(tǒng)規(guī)劃等，對(duì)于實(shí)際工程中的運(yùn)行優(yōu)化及參數(shù)選擇等問(wèn)題則涉及較少。本文以一項(xiàng)實(shí)際水面光伏工程為基礎(chǔ)，對(duì)不同條件下獲得的水面光伏和地面光伏真實(shí)發(fā)電量數(shù)據(jù)作出分析對(duì)比，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行差異化及比較分析，得出水面光伏及地面光伏運(yùn)行的參數(shù)選擇優(yōu)化方案，為后期有關(guān)項(xiàng)目建設(shè)計(jì)劃提供理論支撐，同時(shí)為水面光伏發(fā)電領(lǐng)域提供詳實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)參考。

1 水面光伏工程概況

1.1 工程背景介紹

湖北漳河新能源有限公司位于湖北荊門漳河水庫(kù)河畔的漳河國(guó)有林場(chǎng)，2015年9月，該公司完成10MW地面光伏項(xiàng)目建設(shè)并投入生產(chǎn)，2016年公司進(jìn)一步有效利用水面資源，大力發(fā)展清潔能源。但由于光伏發(fā)電行業(yè)無(wú)詳細(xì)水面光伏發(fā)電效率相關(guān)資料，無(wú)法大規(guī)模投入建設(shè)，故9月在地面光伏周邊水域投建90kW水面光伏試點(diǎn)項(xiàng)目，分為5°和27°陣列各45kW。

1.2 工程概況介紹

漳河水面光伏和地面光伏工程地理位置見(jiàn)圖1，現(xiàn)有90kW水面光伏發(fā)電系統(tǒng)是基于漳河10MW地面光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的。水面浮體采用φ300PE管聯(lián)體敷設(shè)，浮體占水域面積為1600m2，結(jié)構(gòu)尺寸長(zhǎng)、寬各為40m。光伏板采用南京某公司生產(chǎn)的組件，其布置方式分為兩部分：其中5°光伏陣列8個(gè)，共45kW；27°光伏陣列8個(gè)，共45kW。分別接入2臺(tái)匯流箱，匯流后采用YJV2×70電纜接入現(xiàn)有地面光伏6號(hào)逆變箱的6-1/6-2逆變器空支路，并入地面光伏系統(tǒng)。通信支撐系統(tǒng)采用匯流箱與逆變器通信對(duì)接，通過(guò)后臺(tái)監(jiān)控進(jìn)行采集，水面光伏的數(shù)據(jù)采集基于地面數(shù)據(jù)庫(kù)，而獨(dú)立設(shè)置的水面光伏數(shù)據(jù)庫(kù)，用于監(jiān)視水面光伏5°、27°發(fā)電功率及發(fā)電量。

2 光伏工程系統(tǒng)參數(shù)

2.1 光伏組件參數(shù)

1.2中介紹的光伏工程中使用的光伏組件參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 光伏組件參數(shù)

2.2 浮體及支架參數(shù)

光伏工程中浮體及支架參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 浮體及支架參數(shù)

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

為了獲得較為真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)對(duì)照物選取臨近水域地面光伏陣列，容量為45kW。記錄水面5°與27°、地面27°與水面27°光伏陣列在同等氣候、同等功率、同緯度、同等時(shí)間等條件下的發(fā)電量數(shù)據(jù)，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行差異化分析。為了確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性，分別從2017年和2018年起對(duì)各陣列運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3.1 工程統(tǒng)計(jì)結(jié)果

首先統(tǒng)計(jì)了2017—2018年度45kW各類光伏陣列工程以年為單位的發(fā)電量，見(jiàn)圖2和圖3。

圖2 2017年度漳河45kW各類光伏陣列年發(fā)電量示意圖

圖3 2018年度漳河45kW各類光伏陣列年發(fā)電量示意圖

3.2 工程結(jié)果分析

3.2.1 同等條件下水面光伏在不同角度下的對(duì)比

2017年，45kW水面27°組件發(fā)電量比5°組件發(fā)電量多出1098.592kW·h，相當(dāng)于27°比5°水面光伏平均多出24kW·h/kW。

2018年，45kW水面27°組件發(fā)電量比5°組件發(fā)電量多出2559.46kW·h，相當(dāng)于27°比5°水面光伏平均多出56kW·h/kW。

從2個(gè)年度平均結(jié)果來(lái)看，全年水面光伏在同一緯度下，27°要比5°發(fā)電量多出1829kW·h，相當(dāng)于27°水面組件比5°水面組件每千瓦多發(fā)40kW·h左右。

3.2.2 同等條件下水面光伏和地面光伏的對(duì)比

2017年，45kW地面27°發(fā)電量比水面27°發(fā)電量多出1813.7983kW·h，相當(dāng)于地面光伏組件發(fā)電量比水面光伏發(fā)電平均多出40kW·h/kW。

2018年，同樣全年地面27°比水面27°發(fā)電量多出1226.17kW·h，地面比水面平均多出每千瓦13kW·h。在全年中，4、5、6、8、9月份水面略高于地面，其他月份均低于地面。

從2個(gè)年度平均結(jié)果來(lái)看，全年地面光伏27°要比水面光伏27°發(fā)電量多出1520kW·h，相當(dāng)于地面組件比水面組件每千瓦多發(fā)33.7kW·h左右。同時(shí)，全年中會(huì)出現(xiàn)二、三季度水面光伏發(fā)電量略優(yōu)于地面光伏，約占全年差異總和20%左右。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜合以上分析可得出以下結(jié)論：

水面光伏的全年發(fā)電量與布置方式有一定關(guān)系，

不同布置方式會(huì)導(dǎo)致發(fā)電量存在較大差異。同功率、同緯度、同角度地面光伏發(fā)電量要優(yōu)于水面光伏。

綜合2年平均值來(lái)看，地面27組件比水面27°組件每千瓦多發(fā)33.7kW·h左右。主要原因?yàn)閮烧叽嬖诟叱滩町悊?wèn)題，從日運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)看，地面光伏組件的發(fā)電起始時(shí)間要早于水面光伏，傍晚停止時(shí)間要晚于水面光伏，故在發(fā)電量上優(yōu)于水面光伏發(fā)電量。

從月數(shù)據(jù)來(lái)看，每年的二、三季度的4、5、6、8、9月份中會(huì)出現(xiàn)水面和地面發(fā)電量持平或水面高于地面的情況，造成這種情況的因素諸多，主要因素是水面光伏環(huán)境溫度要低于地面光伏，故發(fā)電效率偏高，但偏高比例占全年差異值總和20%左右，從2年度運(yùn)行數(shù)據(jù)可以證實(shí)。

此次實(shí)驗(yàn)結(jié)果是在漳河特定的地理位置、設(shè)備布置方式，特定的環(huán)境條件以及不同電量的計(jì)量和數(shù)據(jù)采集方式下得出的，并未有足夠的適用性。同時(shí)必須指出，本數(shù)據(jù)也可能受其他未考慮或非參數(shù)設(shè)置方面的因素影響，以上結(jié)論僅基于此統(tǒng)計(jì)結(jié)果得出，僅供部分參考。