警惕光伏雙面發(fā)電組件在系統(tǒng)應(yīng)用中的技術(shù)“陷阱”
光伏產(chǎn)業(yè)網(wǎng)訊
發(fā)布日期：2020-10-27
核心提示：
警惕光伏雙面發(fā)電組件在系統(tǒng)應(yīng)用中的技術(shù)“陷阱”
適當(dāng)條件下，雙面發(fā)電可以大幅提升發(fā)電量，并降低光伏發(fā)電的度電成本已是不爭的事實(shí)。大同領(lǐng)跑基地某50MW項(xiàng)目首次大規(guī)模地應(yīng)用了英利生產(chǎn)的光伏雙面發(fā)電組件，鑒衡對其應(yīng)用效果進(jìn)行了跟蹤驗(yàn)證，與相鄰、可比條件下單面發(fā)電電站相比，雙面發(fā)電的增益率在14%以上。從已結(jié)束招標(biāo)工作的白城應(yīng)用示范基地看，3個標(biāo)段入選企業(yè)申報(bào)的技術(shù)方案中包含采用雙面發(fā)電組件，說明開發(fā)企業(yè)也比較看好雙面發(fā)電的應(yīng)用前景。
第三批光伏領(lǐng)跑者基地招標(biāo)工作啟動后，雙面發(fā)電再次引起爭議。爭議的焦點(diǎn)在于如何確定雙面發(fā)電的功率或效率增益水平及如何保證競爭的公平性，有些已超出技術(shù)范疇。從有利于整個行業(yè)發(fā)展，特別是盡早實(shí)現(xiàn)平價上網(wǎng)的角度，對此類方向性的產(chǎn)品或技術(shù)，業(yè)內(nèi)更應(yīng)關(guān)心和討論的是如何讓雙面發(fā)電揚(yáng)長避短，發(fā)揮其應(yīng)有的效能。
對雙面發(fā)電組件，產(chǎn)品制造技術(shù)已相對成熟，需要重點(diǎn)解決或改進(jìn)的是系統(tǒng)應(yīng)用方面的問題，宜把著眼點(diǎn)放在應(yīng)用端，包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)及針對雙面發(fā)電的特點(diǎn)對組件功能和特理特性的適應(yīng)性調(diào)整或改進(jìn)。以下例舉幾點(diǎn)雙面發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程需要考慮和注意的問題，供業(yè)內(nèi)參考。
一、根據(jù)現(xiàn)地條件和標(biāo)準(zhǔn)要求，合理確定系統(tǒng)設(shè)備及其部件的耐流能力，以及組件和逆變器的容量配比，在確保安全的前提下，實(shí)現(xiàn)雙面發(fā)電增益水平的最佳化。
當(dāng)下，業(yè)內(nèi)討論最多的是雙面發(fā)電的增益率及組件和逆變器的容量配比，從安全和可靠性角度，還應(yīng)考慮雙面發(fā)電組件IV特性變化及波動程度增加所導(dǎo)致的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的調(diào)整。以圖1為例，依據(jù)IEC62548的要求，系統(tǒng)中所有設(shè)備和部件的耐流(含過流保護(hù))等級不能低于1.25*Isc—array(注：依據(jù)IEC62548，一個跟蹤模塊視為一個獨(dú)方方陣，Isc—array為方陣短路電流)。依據(jù)上述要求，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度，最應(yīng)該討論和確定的是組件短路電流(Isc)的測試條件和方法。
目前，對雙面發(fā)電，在設(shè)計(jì)依據(jù)不夠充分的情況下，針對選定的站址，使用前，宜做些短期、實(shí)際或模擬環(huán)境下的實(shí)證性測試，并將測試結(jié)果作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參考依據(jù)。
涉及組件和逆變器的容量配比，已是一個老生常談的問題，想提醒的一點(diǎn)是：不宜簡單粗暴地按太陽能資源區(qū)給定一個值，需要根據(jù)現(xiàn)地條件下輻照度的概率分布及背面受光條件，權(quán)衡技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個方面的影響因素，合理地確定組件和逆變器的容量配比。
二、多措并舉，提高組件在運(yùn)行條件下的性能一致性，最大限度地減少組件最大功率的失配損失。
圖2為根據(jù)100多個電站的檢測結(jié)果，給出的各類效率損失對比結(jié)果。在圖中所示的各類效率影響因素中，占比、可控程度、提升潛力均較大的為失配和遮擋損失。可以肯定的是，雙面發(fā)電的失配和遮擋損失會更大。
大的方面，組件最大功率的失配損失包括串聯(lián)失配損失和并聯(lián)失配損失，與單面發(fā)電相比，雙面發(fā)電需要特別注意的是串聯(lián)失配損失。圖3為組件最大功率串聯(lián)失配損失示意圖。從圖中可以看出，串聯(lián)失配損失的大小取決于組件IV的一致性。組件IV一致性受兩方面因素的影響，一是組件本身的性能一致性;二是運(yùn)行環(huán)境的差異程度。對雙面發(fā)電，組件雙面受光和發(fā)電，性能一致性的影響因素存在疊加效應(yīng)，失配損失會加大，電池串和組件被旁路的風(fēng)險也在加大。
從控制角度，為減小雙面發(fā)電的失配損失，需要注意解決以下兩方面的問題：
進(jìn)一步提高背面發(fā)電性能的一致性。目前，由于背面功率帶有一定的配送性質(zhì)，出于成本考慮，組件企業(yè)對組件背面性能一致性的關(guān)注度不夠，性能偏差較大。根據(jù)鑒衡的監(jiān)測結(jié)果，有的生產(chǎn)企業(yè)組件背面功率的最大偏差在10%以上。背面功率或IV差異過大，可能會得不償失，需要引起注意。
目前，不同來源的雙面發(fā)電實(shí)證結(jié)果的離散度較大，究其原因，與站址條件和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)差異有很大關(guān)系。對特定站址，要根據(jù)站址的地面和環(huán)境條件，宜用則用;另外，要合理確定組件的支撐和連線結(jié)構(gòu)，避免設(shè)計(jì)不合理所帶來的附加失配損失。
三、注意有利于雷電防護(hù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
圖4為IEC標(biāo)準(zhǔn)中推薦的組件間連線方法，總的原則是盡量減小正、負(fù)極間的回路面積。
已建電站這方面的關(guān)注度不夠，隨意性較強(qiáng)。雙面發(fā)電組件大多采用無邊框結(jié)構(gòu)，在電站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要考慮雷電的接閃;另外，雙面發(fā)電的電流密度和磁感強(qiáng)度增加，更應(yīng)注意系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)，特別是如何使線路的回路面積更小。
以上僅為雙面發(fā)電需要注意問題的例舉，不限于此。
結(jié) 語
1.雙面發(fā)電，前景看好，但要注意解決組件本身及系統(tǒng)應(yīng)用中顯在和潛在的技術(shù)問題;
2.由鑒衡認(rèn)證中心牽頭的雙面發(fā)電組件行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已正式立項(xiàng)，近期將正式啟動。初步考慮：除通用的產(chǎn)品和測試要求，該標(biāo)準(zhǔn)將突出與雙面發(fā)電相適應(yīng)，產(chǎn)品檢測、整體結(jié)構(gòu)及可靠性方面的差異性要求，歡迎業(yè)內(nèi)致力于這方面研究的企業(yè)參與其中。