非正常功率衰减光伏组件的发电量分析与研究

       光伏组件是光伏电站的关键部件，但随着运行时间的增加，光伏组件的输出功率呈不断下降趋势，此种现象即为组件的功率衰减。组件的功率衰减会直接影响组件的发电量，功率衰减严重时，甚至会影响到整个光伏电站的收益。

       一般情况下，多晶硅光伏组件的首年功率衰减率不高于2.5%，之后每年的衰减率不高于0.7% [1]。若组件的功率衰减率超过这一比值，即视为非正常功率衰减。本文以某个发生组件非正常功率衰减的光伏电站为例，分析该类组件的发电量情况，并判断其功率衰减趋势及程度，以便为之后的深入研究提供参考。

1 光伏组件功率衰减概况

       本文以某渔光互补光伏电站为例，该电站采用的光伏组件分别由海润光伏科技股份有限公司( 以下简称“海润光伏”) 和山东润峰集团( 以下简称“润峰集团”) 2 家企业生产，共计136840 块。其中，润峰集团生产的组件( 以下简称“润峰组件”) 数量为65560 块，占比为47.9%，组件的功率分别为240、245、250 Wp 这3 种。

       该电站自2015 年6 月并网运行后，2016 年年底连接润峰组件的逆变器出现了发电量普遍较低的现象。于是，在2018 年10 月，对随机抽取的5412 块润峰组件进行了开路电压测试。按照理论，截至2018 年年底，组件的功率衰减率应该在4.6% 之内，超过该数值即为非正常功率衰减。考虑到此次测试条件和精度等因素的影响，设定衰减率大于5% 为非正常功率衰减。具体测试结果如表1 所示。

       由表1 可知，润峰组件存在不同程度的非正常功率衰减，非正常功率衰减组件的数量约为1533 块，占抽样比例的28.33%。

2 非正常与正常功率衰减组件的发电量对比分析

       一般情况下，组件的功率衰减情况可通过测试组件的开路电压来判断，但测试周期长，耗费人力。然而，组件的开路电压又与其发电量呈正相关，并且组件所发电量是通过逆变器接入电网，因此，通过逆变器发电量来判断组件的衰减情况更加便捷。

       该光伏电站将22 块组件串联为1 个组串，12 个组串并联汇入1 台汇流箱，11 台汇流箱并入1 台集中式逆变器。为了保证组件发电量等统计数据的准确性，运维人员对逆变器、汇流箱及组件加强了巡视，以降低其他因素的影响；因电气结构无变化，电气结构对统计数据的影响可以忽略不计；而且该电站不存在树木、杂草等影响组件发电量的阴影遮挡。

       将非正常功率衰减的组件接入逆变器D4-1，将正常功率衰减的组件接入逆变器A5-2，接入的2 种组件的容量均为686.4 kW。通过查询2 台逆变器每月的发电量，对系统效率、有效发电小时数等数据进行对比分析，以期找到光伏组件衰减的变化规律，为发电量预测和组件使用寿命判断提供依据和参考。

       2台逆变器2017年和2018年的发电量数据分别如表2、表3 所示。

       由表2 和表3 可知，2017 年，A5-2 与D4-1这2 台逆变器的总发电量相差约9.75 万kWh，2018 年，这2 台逆变器的总发电量相差约18.93万kWh。非正常功率衰减组件的发电量与正常功率衰减组件的发电量的差距越来越大。

2.1 有效发电小时数对比分析

       图1和图2分别为2017年和2018年逆变器D4-1和逆变器A5-2的月有效发电小时数曲线。

       对比图1 和图2 可以发现，2018 年，逆变器A5-2 与逆变器D4-1 的年有效发电小时数差值、月有效发电小时数差值均比2017 年时的有所增大。2017 年，逆变器A5-2 与逆变器D4-1的年有效发电小时数相差142.5 h，月均值相差11.9 h，2 台逆变器的有效发电小时数百分比的均值为89.02%。2018 年，逆变器A5-2 与逆变器D4-1 的年有效发电小时数相差261.1 h，月均值相差21.7 h，2 台逆变器的有效发电小时数百分比的均值为79.63%。

       从图1 和图2 中2 台逆变器的线性拟合曲线的趋势可以看出，2 台逆变器所连接的组件都出现了功率衰减；并且连接非正常功率衰减组件的逆变器D4-1 的加速衰减趋势系数(x 的系数) 是连接正常功率衰减组件的逆变器A5-2 的2 倍以上，说明非正常功率衰减组件的衰减更为严重。

2.2 系统效率对比分析

       图3 和图4 分别为2017 年与2018 年逆变器A5-2 和逆变器D4-1 的系统效率对比曲线。

       从图3 和图4 中可以看出，逆变器A5-2 的系统效率和逆变器D4-1 的系统效率之间的差值越来越大，由2017 年1 月时相差6.4%，增加到2018 年12 月时相差22.4%。2 台逆变器的系统效率月均值差值由2017 年的9.88% 增至2018 年的17.68%。

       2 台逆变器的系统效率都在下降，2018 年与2017 年相比，逆变器A5-2 的系统效率月均值下降了3.30%，而逆变器D4-1 的系统效率月均值下降了11.10%。从拟合曲线也可以看出，连接非正常功率衰减组件的逆变器D4-1 的系统效率的下降速度比连接正常功率衰减组件的逆变器A5-2 的系统效率的下降速度快。

2.3 小结

       综上所述可知，非正常功率衰减组件的衰减率会不断加速，严重影响了系统效率和有效发电小时数，最终将影响电站的整体发电量和效益。2017年逆变器D4-1 的发电量约为逆变器A5-2的89%，而2018 年该值仅约为79%。因此，需要对非正常功率衰减的组件进行更换。

3 结论

       本文对某渔光互补光伏电站中正常功率衰减与非正常功率衰减组件的发电情况进行了分析，结果发现，随着年限增加，连接非正常功率衰减组件的逆变器D4-1 与连接正常功率衰减组件的逆变器A5-2 之间的系统效率差值和有效发电小时数差值越来越大，且逆变器D4-1 的发电量、有效发电小时数、系统效率降低速度呈加剧趋势。

       非正常功率衰减的组件最终将影响电站的整体发电量和效益，因此，需要对电站中此类组件进行更换。同时，需要做好电站运行分析工作，及时掌握电站的生产运行情况，及时发现电站生产运营过程中存在的问题，并针对薄弱环节提出相应的整改措施，为提升光伏电站的综合利用效率和发电量提供科学依据。

协鑫新能源控股有限公司

杨留锋

来源：《太阳能》杂志2020年第6期( 总第314 期)