極端氣候下的單晶PERC組件發(fā)電量解析
為了對比兩款組件的發(fā)電性能,在兩種極端氣候條件下做了兩組對比實驗。
一、實驗地點
我國地域廣闊,為了使實驗結(jié)果具有說服力,中國電器科學(xué)研究院工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國家重點實驗室在西北和南方分別選取了兩個極端氣候?qū)嶒烖c。
實證基地1:三亞濕熱海洋氣候?qū)嵶C試驗基地
三亞位于北緯18.14°、東經(jīng)109.31° ,是典型的熱帶海洋季風(fēng)氣候,溫度高、濕度大。
年平均氣溫25.4℃,年平均降雨量1279mm。極端低溫為5.1℃,極端高溫為35.7℃。
三亞基地現(xiàn)場照片
實證基地2:吐魯番干熱氣候?qū)嵶C試驗基地
吐魯番市位于北緯42.91°、東經(jīng)89.19 °,是典型的暖溫帶大陸性干旱荒漠氣候,氣溫高、晝夜溫差大。
因地處盆地之中,增熱迅速、散熱慢,氣候主要特點是:空氣干燥、氣溫高、晝夜溫差大、降水少、風(fēng)力強,素有“火州”、“風(fēng)庫”之稱。全年氣溫高于35℃的炎熱天氣,平均為99天;高于40℃的酷熱天氣,平均為28天。
吐魯番基地現(xiàn)場照片
二、實驗內(nèi)容
使用兩種晶硅組件(290Wp單晶PERC組件和260Wp多晶組件)各8塊,分別接入兩臺同一品牌、型號的3kW組串式逆變器;其他條件完全相同。對兩組發(fā)電量數(shù)據(jù)進行監(jiān)測、對比。
1、實驗選用光伏組件的關(guān)鍵參數(shù)
本實驗選取的兩個品牌的光伏組件關(guān)鍵參數(shù)如下表。
表1:選用的兩種組件關(guān)鍵參數(shù)
“使用290Wp單晶PERC組件系統(tǒng)”以下簡稱系統(tǒng)A;
“使用260Wp多晶普通組件系統(tǒng)”以下簡稱系統(tǒng)B。
2、初始功率校準
為保證數(shù)據(jù)的準確性,跟別對實驗的4組光伏組件進行了校準,為正偏差組件,如下表所示。
表2:兩個實證基地的組件初始功率
3、光伏組件穩(wěn)定運行功率
兩個試驗站均于2016年8月底已完成安裝。經(jīng)過3個月的運行,到2016年11月底時,
1)設(shè)備的故障均以排除,能夠穩(wěn)定運行,從而排除故障對數(shù)據(jù)準確性影響。
2)基本完成了初始光致衰減(LID),光伏組件功率穩(wěn)定。
因此,2016年12月份、2017年1月份的實驗數(shù)據(jù)基本能夠代表實驗的4組光伏組件未來的發(fā)電情況。
三、實驗結(jié)果及分析
1、三亞基地實驗結(jié)果及分析
在三亞實證基地,為了盡量減少線損等其他外屆因素的影響,讀取2016年12月份完整一個月的、逆變器的直流側(cè)和交流側(cè)數(shù)據(jù),如圖1、圖2所示。
圖1:三亞實證基地2016年12月直流側(cè)發(fā)電量統(tǒng)計數(shù)據(jù)
圖2:三亞實證基地2016年12月交流側(cè)發(fā)電量統(tǒng)計數(shù)據(jù)
從圖1、圖2可以看出:
1)直流端提高百分比3.32%低于交流端的3.77%,主要原因可能是PERC組件電壓高,輸出電壓在逆變器MPPT電壓范圍內(nèi)的比例更高。
2)直流側(cè)的單瓦發(fā)電量讀數(shù):系統(tǒng)A高于系統(tǒng)B2%~6%,當(dāng)月平均多發(fā)電3.32%;
其中,當(dāng)輻照度較低時(日發(fā)電量少),如12月14~16日,系統(tǒng)A的發(fā)電量提升格外明顯,分別為5.52%、4.06%、5.09%,高于平均值3.32%。可見,系統(tǒng)A的輻照度較低時表現(xiàn)更加突出,主要原因可能因為單晶PERC組件得弱光性能好;另外,單晶PERC組件在1000nm以上紅外光的光電轉(zhuǎn)化率高可能也是原因之一。
1從不同輻照度發(fā)電量對比看弱光性
為了進一步驗證兩種組件的弱光性,對不同輻照度下的系統(tǒng)A、系統(tǒng)B的出力進行了對比。
圖3:不同輻照度下,兩組系統(tǒng)出力對比
從圖3可以看出,不同輻照度下,系統(tǒng)A相對于系統(tǒng)B的發(fā)電量提升在0.45%~6.94%之間,隨著輻照度的提升而逐漸降低。由此可見,在弱光條件下,系統(tǒng)A的優(yōu)勢更加明顯,進一步印證了“單晶PERC組件得弱光性能好”。
2從逆變器開、停機時間對比分析弱光性
光伏組件在早晨弱光下發(fā)電時間早,則逆變器啟動早;在晚上弱光下停止發(fā)電時間晚,則逆變器關(guān)閉晚。對三亞基地逆變器的啟動、關(guān)閉時間進行統(tǒng)計,如圖4、圖5所示。
圖4:三亞實證基地2016年12月逆變器的早上的開機時間
圖5:三亞實證基地2016年12月逆變器的晚上的停機時間
從圖4、圖5可以看出:使用單晶PERC組件的系統(tǒng)早晨啟動時間平均早54秒,晚上停機時間平均晚6分3秒。這點充分證明,在普通多晶組件不能發(fā)電的弱光條件下,單晶PERC組件已經(jīng)可以發(fā)電;單晶PERC組件的弱光發(fā)電性能好。
因素一:
290Wp單晶PERC組件比260Wp普通多晶組件的峰值功率電壓高,輸出電壓在逆變器MPPT電壓范圍內(nèi)的比例更高,大約造成0.45%的發(fā)電量差異;
因素二:
290Wp單晶PERC組件比260Wp普通多晶組件的弱光性能好,在低輻照度下發(fā)電量明顯增加,且每天開始發(fā)電早、停止發(fā)電晚。
除上述兩個因素外,溫度造成的發(fā)電量損失,也是一個重要因素。
3兩組光伏組件的溫升損失對比
圖6是兩組系統(tǒng)的組件溫升情況統(tǒng)計。
說明:圖中的組件溫升為全天平均的溫度升高
圖6:三亞實證基地2016年12月兩組組件的對比
該基地12月平均氣溫為23.8℃。從圖6可以看出,
1)光伏組件相對于環(huán)境溫度的全天平均溫升在1~5℃之間。對照圖1可以發(fā)現(xiàn),輻照度越好時(日發(fā)電量高),溫升越大。
2)12月的31天中,系統(tǒng)B的溫升均明顯高于系統(tǒng)A,平均值為0.58℃。
可見,單晶PERC組件相對于環(huán)境溫度的溫升少,溫度系數(shù)低,也是造成系統(tǒng)A發(fā)電量高于系統(tǒng)B的重要原因。
2、吐魯番實驗結(jié)果及分析
在吐魯番實證基地,為了盡量減少線損等其他外屆因素的影響,讀取2017年1月份完整一個月的、逆變器的交流側(cè)數(shù)據(jù),如圖7所示。
圖7:吐魯番實證基地2017年1月兩組組件的對比
從圖7中可以看出:
系統(tǒng)A的交流側(cè)發(fā)電量比系統(tǒng)B平均高3.64%。其結(jié)果與三亞實證基地的結(jié)果基本相同。
同時,也對吐魯番基地進行了不同輻照度下的發(fā)電量對比、溫升對比,結(jié)果與三亞基地基本相同,在此不再贅述。
四、實驗主要結(jié)論
通過采用290Wp單晶PERC組件和260Wp多晶組件,在氣溫高、濕度大的三亞和溫度高、晝夜溫差大、干燥的吐魯番兩個實證基地的實驗數(shù)據(jù)表明:在交流側(cè),單晶PERC組件的單瓦發(fā)電量比260Wp多晶組件的單瓦發(fā)電量分別高3.77%和3.64%。經(jīng)數(shù)據(jù)分析,主要原因可能是以下3點:
290Wp單晶PERC組件比260Wp普通多晶組件
1)的弱光性能好,在低輻照度下發(fā)電量明顯增加,且每天開始發(fā)電平均早54秒、停止發(fā)電平均晚6分3秒。
2)相對于環(huán)境溫度的溫升少,溫度系數(shù)低。
3)峰值功率電壓高,輸出電壓在逆變器MPPT電壓范圍內(nèi)的比例更高。
責(zé)任編輯:蔣桂云
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