提高山地光伏发电量的实践与思考

摘要：随着大型光伏电站建设逐年增加，光照充足、地势平坦等有利于开发建设的重点区域光伏陆地发电资源日益减少，而在农牧湖山等有利于开发建设的重点区域开发建设大型光伏电站，已逐渐成为大型光伏电站建设中应优先考虑的一种形式，尤其是地势平坦、地貌复杂的湖山地区。本文论述了济南山区小型光伏电站的结构设计和具体施工技术特点。

关键词：山地光伏电站；遮挡；平整场地；设计；施工管理

引言：近年来，我国开始大力支持基于光伏和风电的新能源发电。在政策和市场背景的推动下，光伏电站装机容量呈现快速发展趋势。随着大型光伏电站建设规模的不断加大，地势平坦、光照良好等自然土地和环境资源优势逐渐减弱，同时地处湖光山色等隐蔽场所，逐渐成为大型光伏电站的主要开发、建设和利用地点，尤其是湖光山色。

一、山区光伏电站的特点

山地复合光伏电站一般是指在海拔、落差、温度波动较大的自然地形上建设的山地光伏电站。该类型光伏电站景观所在的山区，整个山形地貌不均匀，方位不一，沟壑纵横。整体地形为线形，主要为带状，纵向起伏或呈阶地状；山体局部主要由山岩、悬崖或凹凸地形、波状山坡地形等组成。所有这些都使得这类山体容易遮挡或遮挡其他山体类型光伏电站的景观。此外，由于可分配土地利用面积大、土地分布区域不规则分散、局部地形坡度落差大等基本特点，山区小型光伏电站长期以来容易出现地形坡度硬化的问题，使得电站的设计、规划和建设难度越来越大。此外，山区小型光伏电站前期建设和利用成本高、长期易发生自然雷击、发电系统效率低也是亟待解决的热点问题。

二、提高光伏电站发电量的实践

2.1采取措施有效降低遮阳对发电的影响

光伏组件中的屏蔽装置会严重直接影响整个光伏组件系列的输出功率和电气输出。根据某山地光伏电站的功率测试报告数据，当山地串联发电峰值功率超过10%时，串联光伏发电量将大幅下降至基本正常值的20%以下；但当串联光伏发电峰值超过20%时，群串光伏发电的基础值将为零，因此影响山区光伏电站阻塞率的问题一直是影响群串发电的主要决定性因素。同时，由于太阳长期被遮挡，模块受热时会产生很强的热斑效应，严重时甚至会损坏光伏电池模块。但由于山区光伏电站地形复杂，顺坡布局、灌木、黄荆、杂草生长茂盛等自然特征，同时投产的光伏电站明显存在遮光情况不佳的问题。根据冬至不同遮阳是我市冬至不同日照时间的最小太阳高度和方向倾角这一事实，对冬至不同遮阳位置的具体情况进行了分类、调查、分析和整理，并根据不同遮阳位置的具体情况制定了各种调查整改措施。

2.2探索自动清洁，减少粉尘对发电的影响成分粉尘也是不可忽视的因素。通过对已运行的8座山区光伏电站的测试，年粉尘影响达到4.12%。

选择研究对象：对全站两台逆变器日均发电量数据进行为期三个月的数据比对和统计分析。最终决定选取地理中心相近、照明电源总量相同、装机容量相近、最近三个月日均发电量最接近的两台A、B逆变机组作为研究对象。

清扫方式：B组所有成员采用一套组件自动清洗，每天定时手动清扫一次(早上7:30)，A组成员按照行业管理公约规定每月定时清扫一次。通过在数据分析仪中对比A、B光伏逆变器日光伏发电量的波动密度，分析粉尘和涂层屏蔽对光伏发电管理系统运行效率的直接波动影响。

2.3改进变频器接地方式，消除PID效应

PID是光伏电势变化引起的最大衰减率现象，被业界称为直接影响光伏发电的两大杀手。当受到严重影响时，会直接导致发电部件的最大功率感应衰减超过50%。一些位于高湿度、盐碱地区的大型光伏电站，并未查明部分光伏组件是否产生PID偏置效应，判断多晶硅光伏组件集成电路与壳体金属板或铝基板框架之间是否存在正负偏置。由于正负电压的稳定存在，光伏电池组件的上壳体表层和下壳体表层的复合材料中，以及电池的塑封层和材料中的EVA中，明显出现大量

离子层的迁移钝化现象，同时，光伏电池中出现明显的热漏电流现象，大量热载流子直接聚集在光伏电池的壳体表面，使得光伏电池的电荷被重新钝化和分布，从而有效降低和极大抑制了光伏电池的活性炭涂层，破坏了光伏电池壳体表面涂层原有的离子钝化处理效果，使得光伏组件的大功率输入输出和其他组件的性能明显低于国际设计标准。针对目前存在的主要问题，与发电模块和光伏逆变器厂商进行了深入探讨，采取措施初步解决了PID效率供给对高湿能区区域太阳能光伏组件发电效率影响的主要问题。PID接地恢复的解决方案是接地PID，即修复逆变电源现场接地恢复，修改逆变变压器负端短路接地恢复方式。目前我们采用这种接地方式对逆变器中使用的带接地方阵的功率元件进行修复，基本上完全解决了上述PID恢复现象。

2.4修改并网逆变器中对光伏和控制供电方式的额定值，同时解决并网逆变器后期供电和并网供电的问题

针对雨季天气潮湿的特点，逆变器厂家在光伏实验室进行了模拟实验，在考虑一次光伏设备安全的必要前提下，对一次光伏电站开关pv延时绝缘的闭锁值方式进行了再次修订，由pv绝缘的4OKQ延时闭锁自动并网方式改造为5~40k发送电信号，5KQ以下延时闭锁自动并网，解决了光伏雨季后期并网的干扰问题。

针对低温高湿地区光伏电站的安全问题，与光伏逆变器厂商合作进行了多次光伏现场实验。在充分考虑光伏设备安全性的前提下，厂家还修订了相关光伏值的绝缘评级公式。40K锁定电源原设计接入电网，修改后成为9KQ锁定电源接入电网。但后期锁网的异常现象在丰水期仍有可能发生。目前，中国变频器厂商正在进行脱水模拟实验，寻求高湿度和盐碱区，的脱水解决方案，解决相关电气设备的脱水和防腐措施。

三、山区光伏电站设计的优化措施 3.1光伏阵列布局

山区光伏电站设计方阵的具体布局一般有以下特点：(1)由于整个山区会有很大一部分地形面积起伏，地形复杂，部分阴影主要是一些山脉内部阴影的反射造成的，因此，挂一个合理的地形面积布局非常重要；(2)由于山地上的地形本

身具有相互遮挡的特殊情况，在设计方阵时应采取一些相应的措施来有效解决这类问题；(3)光伏电站方阵分散，分区复杂，设计时应考虑当地条件。因此，根据我国山区小型光伏电站的这些性能特点，选择合适的安装区域和安装角度是重要而困难的。

3.2光伏组件安装倾角设计

光伏电站模块系统安装方阵的倾角是整个电站布局设计过程中首先要考虑的重要问题，它对光伏模块方阵安装间距的整体设计以及未来光伏电站的整体建筑面积都应该有非常重要的影响。在大型地面光伏发电系统中，如果用户选择光伏安装位置的最佳倾角，那么该区域光伏组件整个表面全年能够接受大量太阳光辐射的数值将有机会达到最大，光伏发电阵列将能够产生最大的光伏发电量。但在实际工程设计阶段，需要相应充分考虑山地光伏建设项目场地的利用特点、光伏电站场地整体利用的经济效益等问题，选择最合适的安装倾角。

结束语

综上所述，山地光伏电站的设计是一项系统工程。根据实际情况，在保证电站安全、不破坏原有生态系统的情况下，以提高电站发电效率和整体经济效益为原则，进行合理、科学的设计和建设，尽可能降低成本，为电站创造最大的经济效益。

参考文献：

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[2]塔拉,辛轲,阿力夫,宿东升,张文德.山地光伏发电站的特性及设计要点[J].内蒙古电力技术,2019,37(03):18-22.