【阿波罗名家谈】系统“失配”偷走了你多少发电量？

导读

根据不完全统计，目前国内光伏电站综合运行效率（PR）整体水平处于75~80 %之间。在对多场站后评估的过程中，发现光伏电站3~5 %的效率损失来自于失配损失。随着电站运行，失配损失还会不同程度的增加。

失配损失将致使系统效率降低，并不断蚕食光伏电站的发电量，最终降低电站收益。对于电站投资者，“失配”带来的经济损失不容忽视。

什么是失配损失？

基于光伏组件的串并联结构，失配损失可分为两种：串联失配损失和并联失配损失。

串联失配损失：组串中各组件实际工作电流不一致，其中最小的工作电流决定了整个组串的工作电流，也就是说组串失配妥妥的符合木桶效应。

并联失配损失：并联回路中所有光伏组串的最大功率之和与该并联回路最大功率（或该回路的实际工作功率）的差值与所有组串最大功率代数和之比值。

哪里有失配损失？

集中式电站的失配情况：

组串式电站的失配的情况：

如何降低失配损失？

Case 1 电站建设期，未考虑组件的电流分档

组件串联时，两端电压为各组件中电压之和，电流等于各电池中最小的电流；并联时，总电流为各组件电流之和，电压取平均值。在一个组串中，若在串联的正常组件中混入一片低电流的组件，根据电流取小原则，组串的输出电流由这片最小电流的组件决定，组串的输出功率会降低，造成较高的失配损失。

下图为通过不同厂家大量组件实际出厂数据，分别在各厂家中随机抽取20块组成虚拟组串，每次计算20个组串的失配损失。通过模拟计算得出，各厂家组件在串联失配造成的功率损耗在1%~4%之间！

图1：组件未经电流分档造成的失配损失情况

随后，选取工作电流在8.2~8.3A范围内的组件再次进行抽样，重复上述计算过程。

图2：组件经电流分档后的失配损失情况

从两组实验数据中得到：选取工作电流在同一范围内的组件组成组串，串联失配功率损耗减小到0.3%~0.8%之间！从而证实，对组件进行电流分档可有效降低失配损失。

应对措施

建议组件采购时，尽量选择同批次光伏组件，并要求厂家对组件进行电流分档；并在组件安装时，对照组件的出厂测试数据，首先选择同等效率的组件，其次再把开路电压和短路电流性能相近的组件分选出来，然后采用工作电流分档方式进行安装。

Case 2组件正常衰减的离散性

通常来说，光伏组件在第一年的衰减约为2~3%，以后每年衰减约为0.7~0.75%，国标规定25年的生命周期内衰减不超过20%。仅仅是组件衰减并不会导致失配，导致失配的是各块组件的衰减的离散性，即衰减程度的不一致性，离散性越大，失配程度越高。

应对措施

在同一阵列内一般采用同一批次的光伏组件，衰减离散性相对较小，影响比较小。其中一种衰减是由PID（Potential Induced Degradation）引发的，使用有抗PID功能的逆变器，可以一定程度恢复组件的衰减，进一步降低组件衰减的离散性。

Case 3组件所受辐照强度不一致

由于组件表面的灰尘积累、阴影遮挡、鸟粪、杂草等原因，各组件接受的光照强度不一致，导致同一时间下各组件的I-V特性曲线出现差异，形成失配。光照强度被遮挡的程度不同，所形成的失配的程度也不同。

值得注意的是，灰尘积累虽然对光照影响较大，但由于分布均匀，对组件的失配影响反而较小；以云为主的光照遮挡阴影，影响覆盖范围有很强的随机性，且光照强度差异可能较大，是光伏阵列内组件失配的主要原因。另外，运维不及时的电站，鸟粪、杂草会造成随机性的阴影遮挡，这些也会造成光伏阵列的组件失配；鸟粪与杂草长期不清理将促使组件热斑形成，造成更多的失配损失和经济损失。

应对措施

设计及施工时避免周围建筑物或植被对组件造成遮挡，另外，在成本与收益权衡的前提下，加强电站运维频次。

Case 4组件倾角和朝向出现不一致的状况

在电站施工时，组件的安装应符合图纸设计参数。但在实际的安装过程中，难免会有组件倾角和朝向出现不一致的状况出现。这样会造成组件间接受到的有效光照不一致，进而组件输出功率不一致造成失配损失。

在苏北地区某后评估项目中，发现一例很有代表性的因施工导致的并联失配损失案例。该电站南北坡组件被接到了同一逆变器下，由于朝向不同组件接收到的辐照差异颇大，使电站并联失配损失增加。

Case 5组件非正常损坏

少数情况下，由于异物粘着组件表面导致局部温升，形成热斑进而导致组件的非正常损毁。损毁的组件可能会导致整个串联组件断路，也可能会通过旁路二极管保持串联后的组串继续工作。由于非正常破损是直接减少串联组件或电池片，并非改变组件I-V特性曲线，工作中的各组件特性仍旧一致。旁路二极管作为负载带来一定损失，串联会产生小幅度失配。

应对措施

及时排查并更换损坏组件

阿波罗名家谈，有“我”才完美

责任编辑：陈瑞、范方军

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