光伏组件灰尘遮蔽率的两种计算方法和差异分析

光伏组件灰尘遮蔽率的两种计算方法和差异分析

上一篇《辐照仪不准,电站运维对标有困难,囧么办?》讲到了标准组件,今天继续来和大家说说灰尘遮蔽率的两种计算方法,这里说的遮蔽率不是上一篇说的灰尘遮蔽损失率,计算方法不同。

根据对IEC规范IEC61724-1光伏系统性能评价7.3.4条款的解读,光伏组件因表面积灰引起的瞬时灰尘遮蔽率可以用实测短路电流或最大功率来计算。

在测试需要准备两块条件一致的标准组件或标准电池,所谓条件一致是指组件或电池单元的安装倾角、朝向、安装高度、组件类型一致,并保证相同的角度损失(IAM损失)、光谱失配损失。

在其中一块组件保持自然积灰,另一块组件保持洁净,可通过人工清洗或自动清洗方法达到要求。两块组件的位置尽量紧挨,减少其他因素的干扰。

光伏组件灰尘遮蔽率的两种计算方法和差异分析

图1 标准电池或标准组件现场实景图

当测试标准组件搭建以后,主要测试的项目为两块标准组件背面温度、组件的短路电流或最大功率

一、瞬时遮蔽率的计算

    有效辐照度的计算:
当光伏场区无辐照仪器或数据不准。在某辐照度下,使用洁净标准组件的实测短路电流值、STC短路电流值、背板温度可以计算得到有效的辐照度G

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公式中分子为实测短路电流值通过组件的短路电流温度系数、实测背面温度进行修正。分母为STC下的短路电流。G0为标准光强1000W/m2,由此可知,光伏组件的短路电流被认为是与辐照度的大小成线性关系。

     积灰标准组件在无灰尘遮蔽的情况下的理论短路电流:
 
积灰组件的STC短路电流根据计算的辐照度G和实测背板温度Tsoiled进行修正,可得到在实际工况下的理论短路电流,如公式中分母。分子是积灰组件的实测短路电流。

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    计算瞬时积灰遮蔽率:
两者的比值为瞬时遮蔽率(SR,SoilRate)。同理也可以用最大功率来计算。SRisc或SRpmax值越小,说明积灰越严重
SL表示瞬时积灰损失,SL=1 – SR

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二、遮蔽率的趋势

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图2 某光伏电站灰尘遮蔽趋势

从2016年1月15日至2017年1月15日,SR呈现线性下降,平均每周的积灰率达到1%左右。随后一场雨过后(降雨量约20mm),光伏组件表面恢复洁净状态,SR陡增至1。
 
上述两种计算公式的差异:
    光伏组件表面灰尘积灰的程度一致:可使用电流或功率法。
   光伏组件表面灰尘积灰的程度不同:使用电流法计算存在问题。

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图3  左:积灰程度一致(灰尘均匀分布)右:组件下边缘比其他部分积灰严重

如下图所示为组件的电压与电流的曲线图,左边第一张图表示积灰均匀的情形下,组件的I-V曲线形状一致,特别是短路电流随着辐照度的下降而下降。

而右边这张图表示积灰不均匀的情形下,组件表面电池片所接收的辐照度不一致,造成了马鞍形曲线,形成了两个最大功率点(全局,局部),而各马鞍曲线的短路电流变化较小,最大功率点发生变化。因此,使用电流法,遮蔽率的计算可能会出现问题,这种情况下只能使用功率法计算

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图4 积灰程度不同对I-V曲线的影响

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