在全球能源轉(zhuǎn)型的大背景下,光伏電站作為清潔能源的重要生產(chǎn)設(shè)施,其發(fā)電效率的提升對于能源供應(yīng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性具有關(guān)鍵意義。然而,光伏電站的發(fā)電效率受到多種因素的影響,需要通過有效的運維技術(shù)和措施來加以優(yōu)化和提高。

一、影響光伏電站發(fā)電效率的因素

(一)陰影遮擋

陰影遮擋是影響光伏電站發(fā)電效率的常見因素之一。它可能來自于周圍的建筑物、樹木、電線桿等物體,以及光伏組件之間的相互遮擋。當光伏組件受到陰影遮擋時,其發(fā)電電流會顯著降低,并且會在串聯(lián)的組件中產(chǎn)生熱斑效應(yīng),不僅影響發(fā)電效率,還可能損壞組件。例如,在一個大型光伏電站中,如果周邊有新建設(shè)的建筑物或者樹木生長過高,沒有及時進行清理,就可能導致部分組件長時間處于陰影中,從而使整個發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率大幅下降。

(二)灰塵積累

光伏電站通常安裝在戶外環(huán)境中,長期暴露在空氣中會導致灰塵、污垢等雜質(zhì)在組件表面堆積。灰塵會阻擋陽光的入射,降低組件的透光率,從而影響光伏電池對光能的吸收和轉(zhuǎn)換效率。據(jù)研究表明,即使是少量的灰塵積累,也可能使光伏組件的發(fā)電效率降低 10% - 20%。在一些干旱、多風沙的地區(qū),灰塵積累問題更為嚴重,如我國西北地區(qū)的一些光伏電站,需要更加頻繁地進行組件清潔工作,以維持較高的發(fā)電效率。

(三)組件衰減

光伏組件在長期使用過程中,其性能會逐漸衰減。這種衰減主要包括光致衰減和老化衰減。光致衰減是指在組件剛開始使用的一段時間內(nèi),由于光照等因素導致的功率下降,一般在使用初期較為明顯,隨后會逐漸穩(wěn)定。老化衰減則是隨著時間的推移,組件材料的老化、腐蝕等原因引起的性能緩慢下降。組件衰減是一個不可避免的過程,但不同質(zhì)量和類型的組件衰減速率有所差異。一般來說,光伏組件的使用壽命為 25 - 30 年,在整個壽命周期內(nèi),其發(fā)電效率可能會下降 20% - 30% 左右。

(四)溫度影響

光伏組件的發(fā)電效率與溫度密切相關(guān)。當組件溫度升高時,其內(nèi)部半導體材料的電阻會增加,導致發(fā)電效率下降。通常情況下,光伏組件的溫度每升高 1℃,其發(fā)電效率會降低約 0.3% - 0.5%。在實際運行中,光伏組件在陽光直射下會吸收大量熱量,尤其是在夏季高溫天氣時,組件溫度可能會迅速升高,從而對發(fā)電效率產(chǎn)生較大影響。例如,在一個炎熱的夏日中午,光伏電站的組件溫度可能會比環(huán)境溫度高出 30℃ - 40℃,這將導致發(fā)電效率明顯低于早晨或傍晚時段。

二、通過運維手段提高發(fā)電效率的措施

(一)優(yōu)化電站布局

合理的電站布局可以最大限度地減少陰影遮擋和提高光能利用率。在電站設(shè)計和建設(shè)階段,應(yīng)充分考慮周邊環(huán)境因素,選擇合適的安裝位置和角度,確保光伏組件能夠充分接收陽光照射。對于已經(jīng)建成的電站,如果發(fā)現(xiàn)存在陰影遮擋問題,可以通過調(diào)整組件的安裝角度、位置或者修剪周邊的樹木等方式來改善。此外,合理規(guī)劃組件之間的間距,既要保證足夠的通風散熱空間,又要避免相互遮擋。例如,采用傾斜安裝方式可以在一定程度上減少陰影面積,并且有利于雨水沖刷組件表面的灰塵。

(二)定期清洗組件

定期清洗光伏組件是維持其發(fā)電效率的重要措施之一。清洗頻率應(yīng)根據(jù)當?shù)氐沫h(huán)境狀況和灰塵積累速度來確定,一般建議在每個月或每季度進行一次全面清洗。清洗方法可以采用人工清洗和機械清洗相結(jié)合的方式。人工清洗適用于小型光伏電站或組件安裝位置較為特殊的情況,清洗人員可以使用柔軟的濕布或?qū)Ｓ玫那逑垂ぞ咻p輕擦拭組件表面,注意不要刮傷玻璃表面。機械清洗則適用于大型光伏電站,可以采用自動清洗設(shè)備,如清洗機器人等,它們能夠按照預(yù)設(shè)的程序和路徑對組件進行高效清洗。同時,在清洗過程中應(yīng)選擇合適的時間,避免在陽光強烈時清洗,以免組件表面因溫差過大而損壞。

(三)加強散熱管理

良好的散熱管理可以有效降低光伏組件的溫度,提高發(fā)電效率。一方面,可以通過優(yōu)化組件的安裝方式來增強散熱效果,例如采用通風良好的支架結(jié)構(gòu),增加組件與空氣的接觸面積,促進熱量的散發(fā)。另一方面,可以在組件背面安裝散熱裝置,如散熱片或水冷系統(tǒng)等,加快熱量的傳遞和散失。此外,合理安排電站的運行時間,避免在高溫時段進行大功率發(fā)電,也可以減少組件溫度的升高。例如,在夏季高溫時段,可以適當降低光伏電站的輸出功率,以保護組件并提高整體發(fā)電效率。

(四)進行功率優(yōu)化

功率優(yōu)化是通過對光伏電站的電氣系統(tǒng)進行調(diào)整和優(yōu)化,提高發(fā)電效率和電能質(zhì)量的一種方法。其中,最大功率點跟蹤(MPPT)技術(shù)是功率優(yōu)化的核心。MPPT 控制器可以實時監(jiān)測光伏組件的輸出功率和電壓、電流等參數(shù),通過調(diào)整逆變器的工作點,使其始終工作在光伏組件的最大功率點附近,從而最大限度地提高發(fā)電效率。此外,還可以對電站的電纜線路進行優(yōu)化,減少線路損耗;對逆變器進行定期維護和校準,確保其性能穩(wěn)定和高效運行。例如,采用低電阻、高質(zhì)量的電纜材料,合理規(guī)劃電纜的敷設(shè)路徑和長度,可以降低線路電阻,減少電能在傳輸過程中的損耗。

通過深入分析影響光伏電站發(fā)電效率的因素,并采取相應(yīng)的運維技術(shù)和措施,以及應(yīng)用新技術(shù)和產(chǎn)品,如智能跟蹤系統(tǒng)和光伏優(yōu)化器等,可以有效地提高光伏電站的發(fā)電效率,增加發(fā)電量和經(jīng)濟效益。在實際運維過程中,光伏電站運營企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的實際情況,綜合考慮各種因素,制定科學合理的運維方案,不斷優(yōu)化電站的運行管理,為推動清潔能源的發(fā)展做出更大的貢獻。同時,隨著科技的不斷進步和創(chuàng)新,相信未來還會有更多更先進的技術(shù)和產(chǎn)品應(yīng)用于光伏電站領(lǐng)域,進一步提高光伏電站的發(fā)電效率和性能,促進光伏產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。