光伏组件积尘遮挡损失测试方法探究

广东产品质量监督检验研究院 ■ 董双丽刘书强 林荣超 胡振球

光伏组件积尘遮挡损失测试方法探究

广东产品质量监督检验研究院 ■ 董双丽*刘书强 林荣超 胡振球

系统分析积尘遮挡造成光伏组件发电功率损失的原因，总结一套简易可行的积尘遮挡损失测试方法。以广东某5.5 MWp分布式光伏发电系统为例，通过测试组件清洗前、后的最大功率来获得组件的积尘遮挡损失。结果表明，4个不同组串上抽测组件的平均积尘遮挡损失分别为1.5%、1.3%、1.4%、4.5%，组件积尘遮挡损失的大小与表面积尘程度高度一致，证实了该测试方法的有效性。

积尘遮挡；损失；原因；测试方法

0 引言

随着我国发展新能源产业诸多利好政策的出台和新能源并网接入技术条件的日趋成熟，越来越多的光伏发电系统陆续并网发电。单位功率下发电量直接关乎并网光伏发电系统的收益率，因此，诸如灰尘遮挡、串并联失配、交直流线损等一些影响光伏发电系统实际发电量的不利因素[1]越来越被重视。本文深入分析了积尘遮挡造成光伏组件发电功率损失的原因，提出积尘遮挡损失的测试方法，并结合实地测试数据进行分析。

1 积尘遮挡损失的定义和成因

积尘遮挡损失是指由灰尘或污渍遮挡而造成的损失[2]。积尘遮挡造成光伏方阵发电功率损失的原因主要包括两个方面：

1)当玻璃盖板表面有灰尘颗粒时，实际达到光伏玻璃盖板表面的光强较无积尘时少，相应地，达到太阳电池的光强也减少[3]，光电效应比清洁状态下弱，这是积尘遮挡造成发电功率损失的一个关键因素。

2)积尘的覆盖、由积尘吸收的光能转变而来的热，都会使光伏组件的散热变慢，增大了组件的温升损失；有些组件甚至因为温度过高而出现热斑[4]，导致整个组件损坏而不能发电。这是积尘遮挡造成发电功率损失的另一个关键因素，因此，积尘状态下的发电功率要比清洁状态少。

2 积尘遮挡损失的测试方法

用cetisPV-CTF1光伏阵列功率测试仪，分别检测清洗前和清洗后选定组件的I-V 特性，同时记录光强和组件背板温度，读取修正到STC条件下的最大功率。为提高数据的准确性，每次测试都在辐照度、温度稳定的条件下连续测试至少3次，取中间值；此外，清洗后的组件必须静置一段时间，待温度稳定后，再进行测试。将组件清洗前、后的STC最大功率进行比较，得出此状态下的积尘遮挡损失。组件积尘遮挡损失η的计算方法为：

式中，P1、P2分别为清洗前、后STC最大功率。

3 实例分析

3.1 光伏发电系统概况

示例系统是广东某屋顶分布式光伏发电系统，于2014年底建成，共安装多晶硅组件21440块，装机总容量5.5 MWp；设计采用固定倾角安装、分块发电、集中并网方案，经变压器升压，并入10 kV交流电网，系统共分为3个区域。

3.2 测试方案

现场选定代表积灰普遍情况的组串4个，其中1、2号区域各选1串，3号区域因容量大，南、北向各选1串(编号为3#、4#)。断开选定组串，在每个选定组串上选取代表积灰普遍情况的组件3块，按上文提出的测试和计算方法，获得3块组件的积尘遮挡损失，计算3块组件的平均积尘遮挡损失。

3.3 结果与分析

表1给出了各组件清洗前、后STC最大功率，以及测试时刻的辐照度和组件背板温度，列出了由式(1)计算得到的各组件积尘遮挡损失和所在串选定组件积尘遮挡损失平均值。各组串选定组件积尘遮挡最严重区域图如图1所示。

表1 组件积尘遮挡损失

图1 清洗前图片

由表1可知，1#～3#组串选定组件平均积尘遮挡损失相差较小，分别为1.5%、1.3%、1.4%，而4#组串选定组件平均积尘遮挡损失为4.5%，明显高于前3个值。

由图1可知，1#～3#组串选定组件表面积尘程度相似，仅有少许积尘，而4#组串选定组件的积尘很厚且遮挡面积大，这很好地解释了1#～3#组串选定组件平均积尘遮挡损失相差无几且远小于4#组串选定组件相应值的原因。积尘程度与积尘遮挡损失大小的高度一致性，证实了该方法的可行性。

CNCA/CTS 0016-2015《并网光伏电站性能监测与质量评估技术规范》明确规定[2]：若光伏电站没有设定值，积尘损失的平均测试结果原则上不超过5%。由测试结果可知，1#～4#组串选定组件的积尘遮挡损失都满足标准要求，但4#组串选定组件的积尘遮挡损失与标准限定值很接近。因此，应及时清洗4#组串所在区域的光伏组件，否则积尘遮挡将会严重影响该区域的发电量。

4 总结

本文提出的测试方法科学合理，对于评估积尘遮挡对光伏发电系统发电功率的影响具有重要的意义。由于要对清洗后组件进行最大功率测试，便捷有效的清洗方法是本测试方法得以推广实施的关键。清洗的快慢直接关乎整体测试效率，而且清洗的洁净程度直接影响积尘遮挡损失的准确度，因此，不断提高清洗的速度和洁净度是提高该测试方法的效率和准确度的有效手段。

[1] van Sark W G J H M, Reich N H, Müller B, et al. Review of PV performance ratio development[A]. World Renewable Energy Congress[C], Denver: Red Hook, NY: Curran, 2012: 4795－4800.

[2] CNCA/CTS 0016-2015, 并网光伏电站性能检测与质量评估技术规范[S].

[3] Alonso-Garcia M C, Ruiz J M. Experimental study of mismatch and shading effects in the I-V characteristic of a photovoltaic module [J]. Solar Energy Materials & Solar Cells, 2006, 90: 329－340.

[4] 赵春江，崔容强. 太阳能建材技术的研究与开发——光伏屋顶热性能的调查[J]. 太阳能学报, 2003, 24(3): 352－356.

2016-06-06

董双丽(1990—)，女，硕士，主要从事光伏产品的检测、科研工作。dongsl1@126.com