今年高温热浪再次来袭,7月初,平均温度记录甚至再一次刷新,在夏季加速生产的档口,高温预警对各行各业来说都是不小的挑战。
对于光伏行业来说,在人们的认知中,普遍认为日照强烈的高温天气更利于光伏设备的发电,高温天气的光照越充足,也就能够生产更多的电能。
其实光伏电站在这种热浪高温天气下,其实存在诸多不利因素,高温天气反而成为阻碍光伏发电的原因之一。
高温直接导致光伏部件运行效率下降
众所周知,光伏逆变器作为光伏发电的主要部件之一,在运行的时候通常需要保持阴凉通风的环境状态,因此,一般光伏逆变器都会加装一个遮阳的盖子。
但是,一般在7-8月份高温的酷暑同时又没什么风力的情况下,暴露在酷日之下的光伏电站以及周围,温度都还是比较高的,如果是一些农牧光互补项目,在没有定期维护打理的情况下,杂草丛生的情况更容易形成一个高温不通风的环境。
光伏组件一般有三个温度系数,开路电压、峰值功率和短路电流。其中,开路电压会随温度的升高而大幅下降,导致工作点的偏移,影响组件性能,光伏组件的输出功率就会下降。
光伏逆变器中的元器件也有额定的工作温度,如果环境温度过高,逆变器满功率运行时温度上升快,光伏逆变器在工作温度超过阈值时,会对输出功率进行限容,甚至触发过温待机保护,加速逆变器元器件老化,影响光伏电站的寿命,增加电站的运行安全风险。这和很多机器运行的原理一样,在没办法保证通风散热的情况下,低效率运行就必将成为常态。
实验数据表明,在同一辐照度下,功率随温度的升高而降低。随着温度升高,开路电压也会显著降低,光伏组件的最大输出功率(Pmpp)点会降低,影响组件性能,组件在温度10℃时输出功率要远比在70℃的时候要高。
加剧引发热斑、PID效应
除此之外高温天气也同样会加剧光伏热斑效应的形成,从而造成光伏组件的损坏,最终影响电站发电。
光伏的热斑效应:是指在一定条件下,处于发电状态的光伏组件串联支路中被遮挡或有缺陷的区域被当做负载,消耗其他区域所产生的能量,导致局部过热。
在极高温天气的情况下,局部过热的情况就有可能被加剧,从而强化热斑效应,像一些在户外搭建的光伏板很可能会因为一片树叶或者一坨鸟粪等等遮挡物造成热斑。
在正常温度的情况下,这些遮挡物充其量也就是导致一个小电阻,但是如果遇上高温天气的情况,那么局部过热的情况就会变得严重,若发热温度超过一定的极限便会导致光伏组件局部烧毁形成暗斑、焊点熔化、封装材料老化等永久损坏。
像一些屋顶分布式光伏,热斑导致局部温度快速上升,很容易引发火灾事故,近年来由热斑造成火灾的事故时有发生,及时维护和清理可以很大程度的避免危险产生。
除了高温之外,像许多雨水充沛的南方城市,空气中的湿度非常大,这也同样加剧了PID效应(电势诱导衰减)效应。
以东南沿海一带城市为例,夏季伴随着梅雨季节,大量的雨水伴随着高温,使整个空气环境犹如蒸笼一般,此时,空气中的大量水蒸气会通过封边硅胶或背板进入组件内部,从而导致组件内部大量电荷聚集在电池片表面,造成性能严重下降。
像一些火炉城市,夏季最热时,室外的体感温度大多都超过40多度,地表温度更是高的惊人,这样的高温也给光伏其他的器械元件带来巨大的挑战。
例如对绝缘材料的性能和寿命都有直接的负面影响,过高的工作温度会导致绝缘性能下降等问题,特别是在长时间使用中更加明显。同时一些性能较优的连接器也难逃高温、雨淋的命运,对于维护人员来说高温天气同时也加剧了光伏电站的维护成本和频次。
夏季高强度光照≠光伏高发电
根据此前一座光伏电站的实验数据表明,去年7月份,在温度为29℃-37.3℃的晴天下,光伏电站平均日发电量为1.3万千瓦时,到了8月份,在气温30.5℃-39.25℃的晴天,该电站平均日发电量为1.28万千瓦时。由此可见夏季高强度的光照虽然有利于发电,但是随着而来的高温情况却使得光伏电站的发电量出现下滑。
由此可见,即使夏季光照时间充足且光照强度良好,但是伴随的高温效应并不能够使光伏电站发出更多的电量。
根据此前某电站太阳能资源月总辐射量和实际月满发小时数的对比,可以比较直观的看到:
在消除一些特殊情况的影响下,月辐射量最高的5、6、7月份,该光伏电站的实际满发小时数并不是最高的。反而在辐射量并不拔尖的春秋季节,月满发小时数却攀升到了全年顶峰。
今年的夏季的高温已经到来,多地也发布了高温预警,对于光伏电站的运维来说,可以说压力不小,如何避免高温天气对光伏电站的危害?
一、合理排布电站组件
不管是组件还是逆变器, 配电箱都要保持通风,确保空气流通。重要的是,不要为了多要发电量, 而不合理地安排光伏电站组件的排布, 造成组件和组件之间互相遮挡,同时影响散热通风,导致发电量低。
靠谱的品牌商在安装前都会根据你家屋顶情况, 在发电量最大化的前提下提供最合理的设计, 而不是让你多安几块组件。
光伏农业大棚用户则最好在棚顶前侧排布光伏组件,而在后侧光照盲区需要设置通风口,这样在不影响作物生长的前提下,能够最大程度的保证光伏组件运行温度的适宜性。
二、逆变器、配电箱也需要散热
户用逆变器一般都是IP65防护等级,具备一定的防风、防尘、防水等级,但是,逆变器、配电箱工作时,本身也要散热,所以在安装逆变器、配电箱时最好装在遮阳、避雨的地方。
露天安装的话,要给逆变器、配电箱做一个简易的遮阳棚,防止太阳直射。避免使逆变器、配电箱温度过高,影响发电量。
三、确保光伏组件、 逆变器、配电箱四周开阔无杂物
光伏电站要想去除高温的影响,除了要做通风外,还要注意外部环境,确保周边无遮挡,如果电站长时间被茂盛的杂草、植被所包围,也会影响空气的流动,造成发电量降低,及时清除杂草、植被很有必要。
逆变器、汇流箱在运行过程中会产生一定的热量,长期处于茂密杂草遮挡中的话,会抑制设备对外散热,热量长时间散不出去,会导致设备过热而引发故障。
四、检查线缆连接是否牢固
线缆承担着传输能量的重任,其连接必须十分牢靠,在暴晒、大风,大雨等极端天气过后,需要检查线缆是否连接牢固,特别是直流的光伏接线头,一旦松动,轻则影响发电,重则因连接不紧,导致其发热烧毁。
原标题:功率衰减、热斑、火灾......高温热浪下的光伏电站原来这么危险!