光伏组件积尘遮挡损失测试方法

摘 要：针对光伏发电系统的组件积尘遮挡损失，在简单介绍损失定义与成因的基础上，提出损失测试方法，并结合实例验证了这一测试方法的合理性、可行性、有效性与准确性，为实际的组件损失测试及组件清洗工作安排等提供定量化评价方法。

关键词：光伏组件；积尘遮挡损失；损失计算

如今，光伏发电技术已在我国得到大规模利用，在减少一次能源消耗、環境保护等方面发挥出重要作用。在光伏发电系统当中，包含成百上千个组件，每个组件都决定了系统的发电量和发电效率。如果组件被积尘遮挡，无法吸收太眼光，则会对系统发电量造成显著的影响。

1光伏组件积尘遮挡损失基本定义与形成原因分析

光伏组件积尘遮挡损失即因为组件表面被灰尘遮挡而无法正常工作，由此造成的损失。由于积尘遮挡而使光伏方阵产生功率损失的机理为：

（1）如果玻璃盖板的表面附着大量灰尘颗粒，则真正被玻璃盖板吸收的光将变少，降低电池光强，导致光电效应明显下降，进而产生不同程度的功率损失[1]。

（2）无论是灰尘的不断覆盖，还是积灰在吸收光能后释放出的热，均会使组件散热压力变大，造成散热速度变慢，进而增加温升损失；部分组件甚至由于温度过高产生热斑，使组件损坏，无法正常发电。可见，积尘对组件功率有重大影响，是引起功率下降的主要原因，相比于无积尘状态，有积尘时组件实际功率要小很多。

2光伏组件积尘遮挡损失测试方法

采用cetisPV-CTF1光伏阵列功率测试仪对清洗前后的某固定光伏组件进行测试，明确积尘与无积尘两种状态下组件的伏安特性，并对背板温度及光强进行准确记录，最后通过修正获得最大功率值。此时，为保证数据真实性与准确性，测试需要在相同条件下进行3次以上，取各测试结果的中间值；另外，组件在清洗以后应静置，待其温度保持稳定以后方可测试。对比清洗前后组件修正后的最大功率值，即可确定由积尘遮挡造成的实际损失，计算公式如下：

（1）

式（1）中， 表示组件清洗前修正后最大功率值； 表示组件清洗后修正后最大功率值； 表示由积尘遮挡造成的实际损失[2]。

3案例分析

3.1系统概况

以某分布式光伏发电系统为例，该系统建成于2016年初，含21000余块光伏组件，按固定倾角进行安装，并在分块发电后进行集中并网，采用变压器实现升压，在升压后直接并入交流电网，可将整个系统分成1#-3#3个不同的区域[3]。

3.2测试方案

选择4个积尘情况具有一定代表性的组串，1#区和2#区均选择1个组串，由于3#区容量相对较大，所以在南侧和北侧各选择1个组串。选好的组串即为1#、2#、3#南与3#北。然后将所选组串完全断开，于各组串分别选择3个积尘情况具有一定代表性的组件，记为a，b，c，采用上述方法进行测试与计算，得出组件损失结果和平均损失结果。

3.3测试结果

3.3.11#组串

（1）1#组串a组件清洗前、后最大功率值分别为230.0W和232.5W，背板温度分别为61.6℃和62.4℃，积尘遮挡损失为1.1%；

（2）1#组串b组件清洗前、后最大功率值分别为229.7W和233.3W，背板温度分别为61.7℃和63.2℃，积尘遮挡损失为1.5%；

（3）1#组串c组件清洗前、后最大功率值分别为227.7W和231.9W，背板温度分别为62.4℃和62.9℃，积尘遮挡损失为1.8%；

1#组串3个组件的平均损失为1.5%。

3.3.22#组串

（1）2#组串a组件清洗前、后最大功率值分别为230.5W和232.6W，背板温度分别为70.1℃和62.3℃，积尘遮挡损失为0.9%；

（2）2#组串b组件清洗前、后最大功率值分别为236.1W和239.6W，背板温度分别为64.1℃和63.7℃，积尘遮挡损失为1.4%；

（3）2#组串c组件清洗前、后最大功率值分别为227.7W和231.5W，背板温度分别为70.2℃和64.3℃，积尘遮挡损失为1.6%；

2#组串3个组件的平均损失为1.3%。

3.3.33#南组串

（1）3#南组串a组件清洗前、后最大功率值分别为240.4W和243.4W，背板温度分别为66.7℃和69.9℃，积尘遮挡损失为1.2%；

（2）3#南组串b组件清洗前、后最大功率值分别为236.1W和239.6W，背板温度分别为64.1℃和63.7℃，积尘遮挡损失为1.4%；

（3）3#南组串c组件清洗前、后最大功率值分别为229.6W和233.5W，背板温度分别为65.2℃和67.0℃，积尘遮挡损失为1.6%；

3#南组串3个组件的平均损失为1.4%。

3.3.43#北组串

（1）3#北组串a组件清洗前、后最大功率值分别为232.8W和243.8W，背板温度分别为66.7℃和59.4℃，积尘遮挡损失为4.5%；

（2）3#北组串b组件清洗前、后最大功率值分别为233.4W和244.6W，背板温度分别为66.9℃和59.7℃，积尘遮挡损失为4.6%；

（3）3#北组串c组件清洗前、后最大功率值分别为232.4W和242.8W，背板温度分别为68.0℃和59.7℃，积尘遮挡损失为4.3%；

3#北组串3个组件的平均损失为4.5%。

3.4结果分析

从以上测试结果可以看出，1#组串、2#组串和3#南组串3个组件的平均损失结果相近，在1.3%-1.5%的范围内，但3#北组串3个组件的平均损失结果达到4.5%，远高于前3组。根据清洗前各组串实际情况可知，1#组串、2#组串和3#南组串的积尘情况没有明显差异，积尘程度较轻，但3#北组串不仅积尘较厚，而且遮挡面积相对较大，这即为该组串平均损失结果高于其它三组的原因。组串组件的积尘程度和损失计算结果有很高的一致性，说明所用测试与计算方法合理可行[4]。

按照现行技术规范的要求，如果光伏电站未给出设定值，则光伏组件因积尘遮挡产生的平均损失不得大于5%。由上述测试结果可得，这四组组件均未超出标准，但需要注意的是，3#北组串平均损失结果已经和标准的临界值5%十分接近，随着积尘不断增厚、遮挡面积不断增大，很快就会达到5%以上。因此，应立即对该组串所在范围内全部组件实施清洗，否则将对实际发电量造成较大影响，尤其是3#区容量相对较大，应引起格外的重视[5]。

4结束语

上述提出的损失测试方法合理可行，能定量评估光伏组件由于积尘遮挡产生的损失。然而，需要注意的是，因需要对清洗后的光伏组件实施测试，所以高效且便捷的组件清洗方式是决定该方法能否大范围推广的决定性因素。光伏组件清洗速度影响到测试效率，清洗是否洁净关系到测试结果准确性。基于此，保证组件清洗的洁净度并加快清洗速度是使该测试方法得出准确结果的前提，在实际工作中应引起相关人员的高度重视。

参考文献

[1]米晨旭.积尘情况下光伏组件数学模型研究[J].风力发电，2017（4）：18-21.

[2]张传升.北京地区多种光伏组件发电性能对比实验研究[J].可再生能源，2016，34（8）：1117-1123.

[3]刘涛，周沪生，王涛，等.光伏组件积尘检测系统的硬件电路设计[J].产业与科技论坛，2017，16（7）：37-39.

[4]陈东兵，李达新，时剑，等.光伏组件表面积尘及立杆阴影对电站发电功率影响的测试分析[J].太阳能，2011（9）：39-41.

[5]王莉，董鋆刚.荒漠中光伏发电量受光伏组件积尘的影响和自动清洁经济效益研究[J].企业技术开发旬刊，2015（12）：169-170.

（作者单位：英利能源（中国）有限公司）