基于运行数据的水面与地面光伏发电量差异分析

(湖北省漳河工程管理局，湖北 荆门 448156)

目前，有关水面光伏的论文大多集中于前瞻预测、理论分析、系统规划等，对于实际工程中的运行优化及参数选择等问题则涉及较少。本文以一项实际水面光伏工程为基础，对不同条件下获得的水面光伏和地面光伏真实发电量数据作出分析对比，在此基础上进行差异化及比较分析，得出水面光伏及地面光伏运行的参数选择优化方案，为后期有关项目建设计划提供理论支撑，同时为水面光伏发电领域提供详实试验数据参考。

1 水面光伏工程概况

1.1 工程背景介绍

湖北漳河新能源有限公司位于湖北荆门漳河水库河畔的漳河国有林场，2015年9月，该公司完成10MW地面光伏项目建设并投入生产，2016年公司进一步有效利用水面资源，大力发展清洁能源。但由于光伏发电行业无详细水面光伏发电效率相关资料，无法大规模投入建设，故9月在地面光伏周边水域投建90kW水面光伏试点项目，分为5°和27°阵列各45kW。

1.2 工程概况介绍

漳河水面光伏和地面光伏工程地理位置见图1，现有90kW水面光伏发电系统是基于漳河10MW地面光伏发电系统运行的。水面浮体采用φ300PE管联体敷设，浮体占水域面积为1600m2，结构尺寸长、宽各为40m。光伏板采用南京某公司生产的组件，其布置方式分为两部分：其中5°光伏阵列8个，共45kW；27°光伏阵列8个，共45kW。分别接入2台汇流箱，汇流后采用YJV2×70电缆接入现有地面光伏6号逆变箱的6-1/6-2逆变器空支路，并入地面光伏系统。通信支撑系统采用汇流箱与逆变器通信对接，通过后台监控进行采集，水面光伏的数据采集基于地面数据库，而独立设置的水面光伏数据库，用于监视水面光伏5°、27°发电功率及发电量。

2 光伏工程系统参数

2.1 光伏组件参数

1.2中介绍的光伏工程中使用的光伏组件参数见表1。

表1 光伏组件参数

2.2 浮体及支架参数

光伏工程中浮体及支架参数见表2。

表2 浮体及支架参数

3 实验结果及分析

为了获得较为真实的实验数据，实验对照物选取临近水域地面光伏阵列，容量为45kW。记录水面5°与27°、地面27°与水面27°光伏阵列在同等气候、同等功率、同纬度、同等时间等条件下的发电量数据，然后在此基础上进行差异化分析。为了确保实验数据的真实性，分别从2017年和2018年起对各阵列运行数据进行分析。

3.1 工程统计结果

首先统计了2017—2018年度45kW各类光伏阵列工程以年为单位的发电量，见图2和图3。

图2 2017年度漳河45kW各类光伏阵列年发电量示意图

图3 2018年度漳河45kW各类光伏阵列年发电量示意图

3.2 工程结果分析

3.2.1 同等条件下水面光伏在不同角度下的对比

2017年，45kW水面27°组件发电量比5°组件发电量多出1098.592kW·h，相当于27°比5°水面光伏平均多出24kW·h/kW。

2018年，45kW水面27°组件发电量比5°组件发电量多出2559.46kW·h，相当于27°比5°水面光伏平均多出56kW·h/kW。

从2个年度平均结果来看，全年水面光伏在同一纬度下，27°要比5°发电量多出1829kW·h，相当于27°水面组件比5°水面组件每千瓦多发40kW·h左右。

3.2.2 同等条件下水面光伏和地面光伏的对比

2017年，45kW地面27°发电量比水面27°发电量多出1813.7983kW·h，相当于地面光伏组件发电量比水面光伏发电平均多出40kW·h/kW。

2018年，同样全年地面27°比水面27°发电量多出1226.17kW·h，地面比水面平均多出每千瓦13kW·h。在全年中，4、5、6、8、9月份水面略高于地面，其他月份均低于地面。

从2个年度平均结果来看，全年地面光伏27°要比水面光伏27°发电量多出1520kW·h，相当于地面组件比水面组件每千瓦多发33.7kW·h左右。同时，全年中会出现二、三季度水面光伏发电量略优于地面光伏，约占全年差异总和20%左右。

4 结 语

综合以上分析可得出以下结论：

水面光伏的全年发电量与布置方式有一定关系，

不同布置方式会导致发电量存在较大差异。同功率、同纬度、同角度地面光伏发电量要优于水面光伏。

综合2年平均值来看，地面27组件比水面27°组件每千瓦多发33.7kW·h左右。主要原因为两者存在高程差异问题，从日运行数据来看，地面光伏组件的发电起始时间要早于水面光伏，傍晚停止时间要晚于水面光伏，故在发电量上优于水面光伏发电量。

从月数据来看，每年的二、三季度的4、5、6、8、9月份中会出现水面和地面发电量持平或水面高于地面的情况，造成这种情况的因素诸多，主要因素是水面光伏环境温度要低于地面光伏，故发电效率偏高，但偏高比例占全年差异值总和20%左右，从2年度运行数据可以证实。

此次实验结果是在漳河特定的地理位置、设备布置方式，特定的环境条件以及不同电量的计量和数据采集方式下得出的，并未有足够的适用性。同时必须指出，本数据也可能受其他未考虑或非参数设置方面的因素影响，以上结论仅基于此统计结果得出，仅供部分参考。