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现在通过简单的建模对考虑灰尘遮蔽影响的发电量进行计算。对于灰尘的沉积速度,我们引入月遮蔽率Sm的概念,即一个月的时间灰尘沉积对太阳辐照强度的影响比率,若该月的理论预测发电量为Pr,每月清洗次数X,简单起见假设遮蔽率是线性变化,则实际月发电量为: 通过对上式进行微分,可以求出其最大的极值,即发电量最大,是光伏电站最佳的运行状态。从上式可以看到,不同月份的灰尘遮蔽的最佳容忍值与电站的发电量、电站灰尘的沉积速度和组件清洗成本等因素有关,电站的理论月发电量可以参考表2中的预测发电量,目前组件的清洗成本约1元/块,锡铁山100MWp光伏电站清洗一次的成本约44万元,则对于不同的月遮蔽率Sm可以确定最大发电量,同时可以确定每月遮蔽最佳容忍值Sp,表3给出了在不同月份不同遮蔽率对应的尘遮蔽的最佳容忍值。从表3可以看到,不同的月遮蔽率对应的遮蔽最佳容忍值Sp变化较大;由于固定支架对应的各个月份的发电量差异不大,因此绝大多数月份的最佳容忍遮蔽率基本相同;另外由于清洗费用比较高,所以导致灰尘遮蔽的最佳容忍值较高,应寻求降低清洗成本和方法,进一步提高发电量。在实际运维中,首先要前期调研和运行初期的数据统计分析,对电站的灰尘遮蔽情况进行详细的评估,同时结合组件清洗所需的时间确定最佳的组件清洗计划,以提高发电量。 表3不同月份不同月遮蔽率对应的遮蔽最佳容忍值 在前一节我们已经给出了在不同条件对应的灰尘遮蔽的最佳容忍值,在实际情况中我们应该如何对组件的遮蔽情况进行判别呢,根据前面的分析,组串的电流与太阳辐照强度成线性正比,可以通过电流来评估组件的遮蔽情况。我们可以通过监测组件的电流、实时的辐照强度和环境温度,将监测电流换算到标准条件下的电流,然后与标准条件下的标称电流进行对比,即可得到灰尘遮蔽的情况,判别公式如下所示: 其中S是组件的遮蔽率,IT是组件在实际工作条件下的理想电流,Ip是实际工作电流,Im是组件在标称条件下最佳工作电流,G是实际光辐照强度,α是短路电流温度系数,Isc是组件在标称条件下短路电流,NOCT是组件的名义工作温度,te是环境温度。 为了保证结果的准确性,应选取辐照强度不小于600W/m2的电流进行比较分析,还应该选取不同方阵中多个组串(例如随机选取5个方阵各取5串)的电流进行对比分析。为了保证判别的准确性和实效性,可以将实时太阳辐照强度、环境温度和组串电流统一采集至监控后台,根据换算公式和遮蔽最佳容忍值编制简单的程序,对组件的遮蔽情况进行实时监测分析,并在达到遮蔽最佳容忍值时进行报警提示。 5、总结 灰尘遮蔽对中国西北地区的光伏电站有较大影响,灰尘遮蔽会减弱光辐照强度,降低组件的发电量,同时局部灰尘遮蔽可能会导致热斑效应,损失发电量的同时会造成安全隐患。在光伏电站的运维过程中,应根据光伏电站的预测发电量、电站场址的灰尘沉积速度和组件清洗成本确定最佳的灰尘遮蔽容忍值,以此经济性最佳的清洗方案,提高电站的发电量。对于组件的清洗方法和要求,请参照技术部门提供的组件清洁维护技术规范书,需要特别强调的一定要避免组件局部清洗不净。另外由于目前清洗成本较高,使得最佳遮蔽容忍值较高,因此寻求与专业化的清洗公司合作,降低清洗成本和风险,是目前提高发电量的重要方向。 |