屋顶光伏电站探索节能新路 横向阵列比纵向阵列发电效率高3%-5%

今年1月份召开的全国能源工作会上,国家能源局敲定2014年全国光伏装机规模目标为14GW,其中分布式占60%,2014年光伏市场将迎来大规模扩容。我国西部地区光照条件好、待开发土地辽阔,适宜发展大中型地面电站。但当地电力需求较小,就地消化困难,电力升压并网经长距离输送后损耗较大。中、东部地区电力需求大,电网售电价格高,结合地区人口分布密度和土地利用情况,则适合建设屋顶分布式光伏电站。

“目前,分布式光伏发电成本还不能与火电、水电等传统电力相比较,即使加上国家0.42元的度电补贴,静态投资回报期一般也要6-8年,仍然不具备吸引力。除了部分高耗能行业面临节能减排的压力做一些兆瓦级别电站外,其它工厂屋顶基本没有什么动力去做。国内光伏市场具备广阔成长空间的根本因素,在于大气污染问题严重。”中兴能源副总裁冷继明对中国能源报记者介绍,“我们专注于开发、建设城市屋顶光伏电站,并在彩钢瓦屋顶电站光伏组件纵向安装改为横向安装方面进行了有益的探索。”

目前,各种光伏电站的组件阵列安装方式多数是纵向安装的,屋面斜坡方向和光伏组件纵向保持一致。“我们对安装进行了有益的探索,将光伏电站组建列阵横向安装,使屋面斜坡方向和光伏组件横向保持一致,与光伏组件纵向垂直。” 冷继明向记者介绍,“这两种不同的安装方式将影响光伏电站效率。一般情况下,光伏电站的设计原则,是在冬至日上午9时之后下午3时之前无阴影遮挡,但城市屋顶在早晨和傍晚将不可避免地会出现阴影遮挡光伏组件的现象,对电站总体效率和维护带来差异。”

目前大规模商用的多晶硅组件中,一块组件一般由60片或72片电池片串联而成。当串联支路中的一个太阳电池被遮挡时,将被当作负载消耗其他的太阳电池所产生的能量,被遮蔽的太阳电池此时会发热,称为热斑效应,热斑效应会严重影响组件的输出功率,同时会破坏太阳电池的性能。有光照的太阳电池所产生的部分能量,都可能被遮蔽的电池所消耗。

“为防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏,可以在太阳电池并联一个旁路二极管,当电池正常工作时,旁路二极管承受反向电压,处于反向截止状态,当电池被遮挡时,旁路二极管会导通,起到分流的作用,可以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件全部消耗,同时起到保护电池的作用。” 冷继明说。

冷继明进一步介绍,原则上每个电池片应并联一个旁路二极管,以便更好保护并减少在非正常状态下无效电池片数目,但因为旁路二极管价格成本的影响和暗电流损耗以及工作状态下压降的存在,目前由60/72电池片封装成的多晶硅组件,每20/24电池可并联一个旁路二极管。

“当光伏组件被阴影遮挡50%时,纵向安装的光伏组件不仅不会输出功率,还会产生热斑效应。但在同样比例的阴影遮挡下,横向安装的光伏组件依然正常工作,功率等比例下降,无热斑效应。” 冷继明介绍,经过实践证明,同一地区同等规模的屋顶光伏电站,横向阵列比纵向阵列的电站发电效率高出3%-5%左右,而且不会因热斑效应产生“蜗牛爬痕”等故障现象,从而影响光伏组件的转换效率和峰值功率。

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