在全球能源转型的大背景下,光伏电站作为清洁能源的重要生产设施,其发电效率的提升对于能源供应的稳定性和可持续性具有关键意义。然而,光伏电站的发电效率受到多种因素的影响,需要通过有效的运维技术和措施来加以优化和提高。

一、影响光伏电站发电效率的因素

(一)阴影遮挡

阴影遮挡是影响光伏电站发电效率的常见因素之一。它可能来自于周围的建筑物、树木、电线杆等物体,以及光伏组件之间的相互遮挡。当光伏组件受到阴影遮挡时,其发电电流会显著降低,并且会在串联的组件中产生热斑效应,不仅影响发电效率,还可能损坏组件。例如,在一个大型光伏电站中,如果周边有新建设的建筑物或者树木生长过高,没有及时进行清理,就可能导致部分组件长时间处于阴影中,从而使整个发电系统的输出功率大幅下降。

(二)灰尘积累

光伏电站通常安装在户外环境中,长期暴露在空气中会导致灰尘、污垢等杂质在组件表面堆积。灰尘会阻挡阳光的入射,降低组件的透光率,从而影响光伏电池对光能的吸收和转换效率。据研究表明,即使是少量的灰尘积累,也可能使光伏组件的发电效率降低 10% - 20%。在一些干旱、多风沙的地区,灰尘积累问题更为严重,如我国西北地区的一些光伏电站,需要更加频繁地进行组件清洁工作,以维持较高的发电效率。

(三)组件衰减

光伏组件在长期使用过程中,其性能会逐渐衰减。这种衰减主要包括光致衰减和老化衰减。光致衰减是指在组件刚开始使用的一段时间内,由于光照等因素导致的功率下降,一般在使用初期较为明显,随后会逐渐稳定。老化衰减则是随着时间的推移,组件材料的老化、腐蚀等原因引起的性能缓慢下降。组件衰减是一个不可避免的过程,但不同质量和类型的组件衰减速率有所差异。一般来说,光伏组件的使用寿命为 25 - 30 年,在整个寿命周期内,其发电效率可能会下降 20% - 30% 左右。

(四)温度影响

光伏组件的发电效率与温度密切相关。当组件温度升高时,其内部半导体材料的电阻会增加,导致发电效率下降。通常情况下,光伏组件的温度每升高 1℃,其发电效率会降低约 0.3% - 0.5%。在实际运行中,光伏组件在阳光直射下会吸收大量热量,尤其是在夏季高温天气时,组件温度可能会迅速升高,从而对发电效率产生较大影响。例如,在一个炎热的夏日中午,光伏电站的组件温度可能会比环境温度高出 30℃ - 40℃,这将导致发电效率明显低于早晨或傍晚时段。

二、通过运维手段提高发电效率的措施

(一)优化电站布局

合理的电站布局可以最大限度地减少阴影遮挡和提高光能利用率。在电站设计和建设阶段,应充分考虑周边环境因素,选择合适的安装位置和角度,确保光伏组件能够充分接收阳光照射。对于已经建成的电站,如果发现存在阴影遮挡问题,可以通过调整组件的安装角度、位置或者修剪周边的树木等方式来改善。此外,合理规划组件之间的间距,既要保证足够的通风散热空间,又要避免相互遮挡。例如,采用倾斜安装方式可以在一定程度上减少阴影面积,并且有利于雨水冲刷组件表面的灰尘。

(二)定期清洗组件

定期清洗光伏组件是维持其发电效率的重要措施之一。清洗频率应根据当地的环境状况和灰尘积累速度来确定,一般建议在每个月或每季度进行一次全面清洗。清洗方法可以采用人工清洗和机械清洗相结合的方式。人工清洗适用于小型光伏电站或组件安装位置较为特殊的情况,清洗人员可以使用柔软的湿布或专用的清洗工具轻轻擦拭组件表面,注意不要刮伤玻璃表面。机械清洗则适用于大型光伏电站,可以采用自动清洗设备,如清洗机器人等,它们能够按照预设的程序和路径对组件进行高效清洗。同时,在清洗过程中应选择合适的时间,避免在阳光强烈时清洗,以免组件表面因温差过大而损坏。

(三)加强散热管理

良好的散热管理可以有效降低光伏组件的温度,提高发电效率。一方面,可以通过优化组件的安装方式来增强散热效果,例如采用通风良好的支架结构,增加组件与空气的接触面积,促进热量的散发。另一方面,可以在组件背面安装散热装置,如散热片或水冷系统等,加快热量的传递和散失。此外,合理安排电站的运行时间,避免在高温时段进行大功率发电,也可以减少组件温度的升高。例如,在夏季高温时段,可以适当降低光伏电站的输出功率,以保护组件并提高整体发电效率。

(四)进行功率优化

功率优化是通过对光伏电站的电气系统进行调整和优化,提高发电效率和电能质量的一种方法。其中,最大功率点跟踪(MPPT)技术是功率优化的核心。MPPT 控制器可以实时监测光伏组件的输出功率和电压、电流等参数,通过调整逆变器的工作点,使其始终工作在光伏组件的最大功率点附近,从而最大限度地提高发电效率。此外,还可以对电站的电缆线路进行优化,减少线路损耗;对逆变器进行定期维护和校准,确保其性能稳定和高效运行。例如,采用低电阻、高质量的电缆材料,合理规划电缆的敷设路径和长度,可以降低线路电阻,减少电能在传输过程中的损耗。

通过深入分析影响光伏电站发电效率的因素,并采取相应的运维技术和措施,以及应用新技术和产品,如智能跟踪系统和光伏优化器等,可以有效地提高光伏电站的发电效率,增加发电量和经济效益。在实际运维过程中,光伏电站运营企业应根据自身的实际情况,综合考虑各种因素,制定科学合理的运维方案,不断优化电站的运行管理,为推动清洁能源的发展做出更大的贡献。同时,随着科技的不断进步和创新,相信未来还会有更多更先进的技术和产品应用于光伏电站领域,进一步提高光伏电站的发电效率和性能,促进光伏产业的可持续发展。