摘要：自然资源紧张是全世界共同面对的问题。近些年来，我国经济实现了飞跃式发展，自然资源紧张问题随之凸显。我国幅员辽阔，光照充足，太阳能发电市场前景十分广阔。太阳能光伏发电是当前新型能源开发利用中的一项重要形式。国家不断加大对可再生能源开发的鼓励和扶持，陆续推出了一系列光伏发电项目建设的支持政策，国家能源局《关于下达2015年光伏发电建设实施方案的通知》（国能新能[2015]73号）也对地方光伏发电项目建设容量提出了明确要求。相较于先进国家，我国太阳能利用技术尚处于起步阶段，研究时间短、技术基础薄弱，在实际应用中存在很多问题。积极发展太阳能光伏发电，是我国十三五能源规划中的重要任务之一。文章围绕太阳能光伏电站设计有关问题进行探讨，分析了太阳能光伏发电站的技术特性和光伏电站设计影响因素，阐述了太阳能光伏电站的设计要点，希望可以对设计人员更好地开展太阳能光伏电站设计工作有所帮助。
关键词：太阳能光伏电站；效率；影响因素
引言
随着光伏电站并网容量快速增加，光伏补贴逐年下降，受光伏领域政府补贴政策的重要影响，为了获得电费补贴的最大化，每年会在特定的时间节点之前出现一波“抢装潮”，赶工期、抢进度导致电站的建设质量参差不齐，质量堪忧，有些电站出现不规范的施工、不合理的设计、设备故障发生率高等问题，有些项目还存在长时间运维缺失的问题，这些都直接导致电站的发电量远远低于预期，甚至存在严重安全隐患，所以并网光伏电站站的发电性能测试受到业内的广泛关注。
1影响太阳能光伏电站系统效率的主要因素
1.1自然因素对系统效率的影响
1.1.1温度的影响
自然因素中温度对系统效率影响最大，光伏组件的温度并非环境温度，温度系数是光伏组件非常重要的一个参数。一般情况下，晶硅电池的温度系数一般是－0．35%～－0．45%/℃，非晶硅电池的温度系数一般是－0．2%/℃左右。而光伏组件的温度并不等于环境温度。根据图2进行分析:在中午12点左右，光伏组件的温度在60℃附近，此时光伏组件的输出功率约85%上下。而且当温度升高时，逆变器等设备的转化效率也会随温度的升高而降低。因此温度造成的功率损失，可以根据光伏组件的温度系数和当地的气温进行估算。当组件标称功率250Wp，现场测试的组件功率为188．85Wp(辐照度:874W/m2，组件温度为60℃)，通过光强修正和温度修正，组件修正到STC下(辐照度:1000W/m2，组件温度为60℃)功率为244．60Wp。
图2光伏组件输出功率随组件温度的变化情况
1.1.2其他散射、反射太阳光的影响
电站采集到的总辐射量值，由各种辐射强度的直接辐射、散射辐射、反射辐射的构成，但不是所有的辐射都能利用。例如:当辐照度大于50W/m2时，逆变器才能并网，实际运行中发现辐照度在100W/m2以下时，逆变器输出功率非常低，即便在西北地区，无法利用的太阳能辐射值，也能占到2%～3%。
1.2直流损耗(ηDC)的影响
一般平地电站1MW单元占地面积约3．5～4公顷，如果将光伏组件发出的电送到变电所，需要线路很长，减少线损的方法:选用优质电缆，提高电压。一般经验值为，直流线损按2%～3%来估算。交流线路短，线损相对较少，一般可以按1%来进行估算。随机从4台汇流箱所对应的组串中抽取近、中、远三个组串进行检测，数据见表4。通过对测试数据的计算，分析出仅仅从组串到汇流箱如此短的距离，就会让发电量平均损失0．443%。
1.3人为因素对系统效率的影响
“间距设计不当”是造成发电量损失最严重的一项。目前光伏电站基本采用竖向布置，下边框的少量遮挡会造成整个组串输出功率严重下降。在一些电站前后间距偏小导致的遮挡损失的发电量几乎达到3%。尤其山地电站不但要考虑前后遮挡，还要考量东西方向高差造成的遮挡。在东西间距较小、坡度比较大的电站，此项遮挡损失可达到2%。其次在光伏电站场区内，设计有较高的建(构)筑物、杆塔等对光伏阵列造成遮挡。见图5某屋顶分布式电站阴影遮挡情况。利用阴影分析仪对现场所有方阵阴影遮挡情况测试，确认12个月当中所有方阵9∶00－15∶00时间段内是否存在遮挡，黄色带状部分为全年各月各时段的太阳运行轨迹。X—时间坐标，Y—月份坐标(下边界为太阳直射北回归线月份时间，上边界为太阳直射南回归线月份时间)。
图5某屋顶分布式电站阴影遮挡
2我国发展太阳能光伏发电的必要性
2.1我国太阳能资源丰富、开采潜力大
太阳能是新型能源中储量最为丰富的，太阳能有着无污染、安全性高、资源丰富、获取容易等先天优势，是新型能源中最为理想的能源之一。太阳能光伏发电理论上是将太阳光能与电能之间的转化，储存电能以达到发电的效果。那么首先，太阳能光伏发电的资源来源是太阳能，丰富、易于利用的太阳光能资源成为太阳能光伏发电的基础条件。我国在太阳能资源方面是世界上储量非常丰富的国家，每年太阳能理论储量达17000亿吨标准煤，多数地区年平均日辐射量在4千瓦时/平方米，2/3的国土面积年日照量在2200小时以上，太阳能在我过有着非常大的开发利用潜力，这也是我国开展太阳能光伏发电最为重要的基础条件。
2.2环保压力增大，民众环保意识觉醒
我国能源结构中占主导地位的依然是煤、石油等等，化石能源的主导地位让然将持续较长一段时间，这样的格局不会因为短期的调整而进行根本的改变，也正因为依赖于化石能源，使我国环境长期以来遭受了严重的影响，水污染、大气污染等等作为突出的环境问题逐渐影响着人们的日常生活，由于能源问题引起的环境问题给国内与国际都造成了一定压力。以上的深层次影响都使我国能源结构的转型，对新型清洁型能源的大力开发是我国能源结构优化的重要环节，调整我国能源结构比重，以此减缓常规能源对环境的负面影响。日本福岛核辐射事件的不良影响仍然没有根本消除，目前核电发展仍然受到严密管控，在此情况下，太阳能光伏发电作为新型能源发电方式可以逐步代替火电发电等常规能源发电，是非常合适的替代方式之一。
2.3我国经济社会发展对于电力的需求日益增大
改革开放直到现在，我国经济发展迅速，经济增长速度已然稳居世界首位，我国经济社会的转型及经济发展方式方向的转变，都使得用电速度不断提升也使得发电压力不断增加。目前，世界性的节能减排、保护环境趋势依然在不断发展深入，火力发电由于不符合其理念，而且对环境影响较为严重，所以火力发电将被进一步压缩。我国目前主要依靠的仍然是火力发电，所以在能源结构优化上要大力发展太阳能发电，以及核电发电、风电等等，使比重进行重新调整。为了满足越来越高的用电需求和消耗量，太阳能光伏发电作为最为适合的发电方式在我国已经在大力发展过程中。
结语
综上所述，太阳能光伏发电是新型能源利用较高并且在未来有着广大发展前景的发电方式之一。在我国能源结构不断优化，相关政策、法规、体制机制不断完善，以及太阳能光伏发电技术发展过程中对其不断的完善和规范，都将使得太阳能光伏发电技术作为支持未来的主要能源发展战略得到更多的重视和发展。
参考文献:
[1]牛禄青.中国光伏拐点来临[J].新经济导刊.2013（9）.
[2]杨娜．国电内蒙古察右前旗光伏电站的出力预测研究［D］．华北电力大学，2016.
论文作者:周金林
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/4
标签：光伏论文; 太阳能论文; 电站论文; 能源论文; 温度论文; 组件论文; 遮挡论文; 《电力设备》2019年第2期论文;