分布式光伏电站运行情况的分析

一、光伏电站基本情况

光伏电站位于石家庄市长安区北二环东路68号国际汽贸城内,斯柯达4S店屋顶,占面积约400M,装机容量30.6KWp,固定倾角,120块255Wp多晶电池板,每20块一串,分6串并入逆变器(阳光SG30KTL-M),设计发电量每天100KWh。

直流端输入使用4mm光伏专用电缆,无汇流箱,从屋顶到逆变器距离约20米,交流使用YJV 5X10mm电缆,经电力公司计量装置和漏电保护器后并入用户配电柜铜排,距离3米,所发电量主要用于销售大厅照明、办公设备和空调,余电上行到维修车间使用,全部自发自用。

二、光伏电站1周年运行数据

自2013年10月开始试运行,到2014年10月一年的时间里,每月发电量(按逆变器上显示,下同)如下表:

表一:

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除春节3天关闭外,其他时间都在正常运行,没有出现维修或调试停机。从表上数据来看,平均每天发电量差距很大,总的发电量和设计数值相差近13%,所以有必要对各种影响因素做系统的分析。

三、影响发电量的因素分析与推定

系统衰减肯定有,但由于记录时间只有一年,数据不够完善,因此还无法做定量的分析,仅从系统设计、天气因素、系统维护和计量装置等方面做粗略的估测。

1、系统设计问题

由于每天的天气情况的各不相同,只能简单的从几种天气的发电量做个粗略的对比:

一般晴天无云的发电量在120-145KWh之间,薄云天气60-80KWh,阴天或雾霾发电在30KWh左右,雨雪天气就没有可比性了。因此按晴天无云的发电量来看系统最有可比性。

2014年5月2日雨过天晴是最高发电量,达到177.6KWh,代表系统的最高效率水平,当天的空气质量近乎标准状态。从一年晴天的发电量对比来看,到今年的9、10月份,晴天的发电量仍然可以达到140KWh左右,姑且认为系统运行正常,系统效率体现不出大的差别,因此认为在设计方面没有大的问题。

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2013年10月25日发电量如下图:

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到2014年9-10月份

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2、尘土覆盖问题

光伏电池板方阵北距北二环东路250米,西距建华北大街440米,相对而言,北二环车流量很大,车速较快(限速80公里),扬尘污染比较大,方阵西面建华北大街一直在施工,扬尘也比较多。电池板清洗每月一次,应该对发电量有影响,清洁后2天的时间,电池板上就会蒙上一层沙土粒(不是细尘土),但无法对影响程度数量化,但影响2%左右不为过;

3、电网影响(设定参数影响)

汽贸园区主要用电是中央空调和维修站,夏季结束后,中央空调都停止运行,各营业厅办公设备等用电量很小,维修站用电也不稳定。中午时段用餐时间,耗电量大的电器都处于关闭状态,造成电网电压过高,由于逆变器参数设置中电网电压的最高值是245V,使得逆变器从中午12点保护性停机,这种情况从上述9月18日和10月13日的显示屏图像就可以看出,发电量抛物面中间区域是空白,实测图像面积如下表:

表二:

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由于设置逆变器参数与电网不匹配,导致中午发电高峰时段停机,使电量损失达到25%的比例,以此推算,9月份损失电量约530KWh

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4、气候影响

光伏电站平均日发电量和石家庄地区日照分布情况见表三:

表三: 

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根据上表绘制的曲线图显示,发电量和日照分布曲线的走势基本吻合,验证了太阳辐射是决定发电量的主要因素。 

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从两条曲线对比可以看出,差距较大的月份是2月、9月和10月。

而从天气资料来看,2013年10月到2014年10月的天气情况与2011年1月1日到14年10月没有太大的差别,基本属于正常气候条件,详细见表四;

表四:

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注:资料出自天气网历史资料www.tianqi.com

从表四可以看出,电站的发电时间与2011年1月1号到2014年10月1号的天气情况对比,4种天气所占的比例大致相同,晴天30%,多云45%,影响因素除2月份过年期间停机以外,2月是16天多云和8个阴雨天,9月是15天多云13天下雨,10月的11天中4天雾霾。虽然雾霾没有单独显示出来,但这种特殊天气是影响发电量的最不利因素;

下图是2013年12月8号雾霾天气全天的发电量,只有6.8KWh:

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5、计量装置因素

逆变器的计量是厂家出厂设定的,应该是经过校验。电力公司安装的电表肯定是经过校验,标准的计量装置。电力公司安装电表时间是1月23日,逆变器发电量显示7561KWh,到10月9日逆变器显示发电量31686KWh,这段时间发电量为:

31686-7561=24125,而电力公司电表显示25547KWh,两者相差1422KWh(5.9%)总发电量的差距为:1422+7561X5.9%=1422+445.7=1867.7KWh

逆变器显示与自行安装的电表数字对比,也和电力公司的显示差距相同,所以确认逆变器上的计量有误差。

6、各影响因素对实际发电量的推定

从以上几个因素分析,对发电量做粗略的推算如下表:

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考虑到以上减量因素影响后,总的发电量和目标值基本相符(春节关机时间未列入),达到系统的设计要求。

四、改进措施

针对以上影响因素,除雾霾影响非人为原因不可控之外,在今后的工作中改进以下几点:

1、采集数据以法定校验过的装置为准;

2、对逆变器有关参数的设定要充分考虑用户侧的用电情况,包括电网电压、三相平衡、负荷运行习惯等,定期查检;

3、尽量采用双向电表,自发自用为主,余电上网,避免用户侧用电减少或经营发生问题时,发电无法消纳,形成资源浪费,同时也增大了自身的经营风险,延长投资回收期;

4、尘土覆盖对发电量的影响从经济合理性方面处理,对比清洗增加的人工成本和减少的发电量产生的损失,计算合理的打扫次数。