基于PVsyst的倾角可调固定式光伏支架的调节次数及倾角偏差影响分析

以位于内蒙古自治区的采用倾角可调固定式光伏支架的某光伏电站为例,首先利用PVsyst软件对不同光伏支架倾角下的年发电量进行模拟,得到最佳倾角;然后对光伏支架倾角的浮动范围进行分析;最后针对倾角可调固定式光伏支架的调节时间及调节次数进行研究,并分析1年调节2次倾角时倾角偏差对发电量的影响。研究结果显示:1)相对于全年采用最佳倾角固定式光伏支架的光伏电站,光伏支架倾角年调节次数由2次增加到12次,光伏电站年发电量增益可由4.72%增至5.81%。2)光伏支架倾角调节次数与季节无直接相关性;相对于全年采用最佳倾角固定式光伏支架的光伏电站,随着光伏支架倾角调节次数的增加,光伏电站的年发电量增益逐渐增加,但增幅在逐渐减小。3)在确定光伏支架年调节次数时,需要综合考虑发电量的增益和需要投入的成本,选择2~4次较为合适。4)倾角可调固定式光伏支架1年调节2次倾角时,每次倾角可允许存在±5°的偏差范围,且综合考虑现场工况和调节精度等实际情况后,年理论发电量的最大损失率仅约为0.3%。以期研究结果可为光伏电站的光伏支架倾角设计方案比选、运维时的倾角调节优化及技术标准制定等工作提供参考。

基于PVsyst的单面与双面光伏组件最佳安装倾角对比

随着光伏发电技术不断进步,单面光伏组件与双面光伏组件的价差不断缩小。得益于发电量增益大,双面光伏组件在实际项目中受到愈来愈多的青睐。当光伏发电项目采用单面或双面光伏组件时,光伏组件的最佳安装倾角成为一个重要的考虑因素。选取了3个太阳能资源等级地区,利用PVsyst对在这3个地区建设的光伏电站分别采用单面和双面光伏组件时的安装倾角与光伏电站首年发电量及光伏组件正面接收的太阳辐照量之间的关系进行了仿真模拟。得到以下结论:1)以光伏电站首年发电量最大为衡量标准时,双面光伏组件的最佳安装倾角大于或等于有阴影遮挡的单面光伏组件的最佳安装倾角,但小于无阴影遮挡的单面光伏组件的最佳安装倾角。2)就单面光伏组件而言,无阴影遮挡条件下增加光伏组件安装倾角带来的发电量增益高于有阴影遮挡安装条件时。3)在无阴影遮挡情况下,在一定范围内增大单面光伏组件的安装倾角可以相应提升其发电量;相对于双面光伏组件,无阴影遮挡的单面光伏组件通过适当提高其安装倾角所获得的发电量增益较小,且增大安装倾角,光伏阵列之间的间距也需要相应增加,这会增大用地量,从而增加项目总成本。因此,在实际项目中,尽可能采用双面光伏组件是一个较为理想的选择。

基于PVsyst软件模拟发电量数据的光伏电站电能损耗的分析方法研究

电能损耗是光伏电站非常重要的综合性指标,对其进行分析可以为光伏电站能效管理提供数据支持。在电能损耗的计算过程中,最大负荷损耗小时数的选取非常关键。提出了一种基于PVsyst软件模拟所得的发电量数据来分析光伏电站电能损耗的方法,结合工程实际情况给出了精确计算年最大负荷损耗小时数的改进算法数学模型,并对采用不同算法得到的年最大负荷损耗小时数进行了比较分析;以山西省大同市鸦儿崖乡100 MW光伏电站为算例,对其电气设备及线缆的电能损耗进行详细分析,验证了所提出光伏电站电能损耗分析方法的正确性。研究结果表明:1)由于光伏电站容配比的影响,应分别计算光伏电站直流侧和交流侧的年最大负荷损耗小时数,直流侧和交流侧的电能损耗也需要分别计算。2)该方法基于PVsyst软件模拟得到的光伏电站全年各小时的发电量数据,可准确计算出光伏电站的年最大负荷损耗小时数,在数学逻辑上合理,可以提高光伏电站电能损耗计算的准确度。该方法也可应用于其他实际运行的发电项目的电能损耗分析。

漂浮式光伏电站中漂浮方阵的流荷载数值预报研究

漂浮式光伏电站遭遇突发泄洪等极端情况时流荷载骤增,对漂浮方阵的整体安全构成威胁,正确评估漂浮方阵的流荷载变得十分重要。以国家能源菏泽发电有限公司建设的某大型漂浮式光伏电站为例,首先基于计算流体力学(CFD)方法对单个浮体模型所受流荷载进行数值研究,确定符合计算要求的最优网格数量;然后通过计算光伏组件以10行10列(即10×10)方式排布的漂浮方阵在0°~90°流向角下的流荷载,得到该漂浮方阵最大流荷载流向和初步的流荷载分布规律;最后通过对比分别利用3D、2.5D和2D计算方法得到的30×28漂浮方阵流荷载计算结果,完成了195×98漂浮方阵整体流荷载的预测。研究结果显示:1)不同流向角下,0°流向角时漂浮方阵所受的流荷载最大,随着流向角增大流荷载逐渐减小;当流向角为90°时,流荷载达到最小值,仅为0°流向角时的48%左右。2)0°流向角时,迎流第1行浮体所受流荷载最大,受遮蔽效应影响,后续各行的流荷载逐渐减小。3)漂浮方阵所受流荷载基本不随列变化;30×28漂浮方阵中间某列采用2D和2.5D计算方法得到的漂浮方阵流荷载与采用3D计算方法所得的结果一致。研究成果可为漂浮式光伏电站等类似大规模漂浮式结构物的流荷载预报提供参考。

镀膜光伏组件的发电量增益及经济性分析

近几年中国光伏行业发展迅猛,光伏发电装机容量逐年攀升。与此同时,该行业关于提升光伏电站发电效率的研究也层出不穷,而将防污涂剂涂覆于光伏组件表面,从而提升光伏组件发电量的研究正是其中之一。以四川省某采用镀膜光伏组件的光伏电站为例,依据该电站的相关数据,分析了镀膜光伏组件和未镀膜光伏组件的发电性能差异;并考虑到政府补贴及市场交易电价等因素,对镀膜光伏组件的发电增益及经济性进行了研究。研究结果表明:1)若本光伏电站全部采用镀膜光伏组件,则其发电量增益至少为1.30%;2)若镀膜光伏组件增发电量收益按照市场交易电价进行计算,当电价分别为0.24、0.20元/kWh时,镀膜施工成本的投资回收期均为6年;3)在电价分别为0.24、0.20元/kWh的情况下,投资回收期为5年时,镀膜施工成本需分别降至160.23万、146.06万元。以期研究结果可为业内相关人员提供参考借鉴。

湖南省安化地区某200 MW光伏电站设计分析

随着经济快速发展,电力短缺成为制约区域发展的关键因素。在湖南省益阳市安化地区,随着黑茶产业的兴起,茶厂电力需求与日俱增。以安化地区的某200 MW光伏电站为例,结合当地太阳能资源状况,根据地形、交通和土地利用类型等条件,光伏电站设计时采用分区域发电、集中并网的结构方案;根据光伏电站的总成本、光伏支架的可靠性及后期运维等因素确定了光伏支架类型,并采用PVsyst软件确定光伏组件最佳安装倾角;通过相关理论计算得出光伏阵列间距和串联的光伏组件数量,再确认逆变器类型。建成的光伏电站预计每年可为电网提供发电量18341万kWh,相当于节约标煤5.52万t;该项目可显著减少大气污染物排放,具有明显的社会效益和环境效益。

基于红外热成像检测的光伏电站异常分析

红外热成像检测具有非接触、检测速度快、检测范围广、易于实现自动化和可以实时观测等优点,在众多行业中都有广泛应用。为了更好地把红外热成像技术应用于光伏电站检测领域,利用手持式红外热成像仪和无人机搭载红外热成像仪两种检测方式,对多个在运光伏电站现场进行了红外热成像检测,根据红外热成像检测结果挑选出光伏电站常见的故障案例,然后分析了这些故障导致的异常红外热成像图的典型特征及形成原因。通过红外热成像检测结果发现:光伏组件和电气设备存在一些热异常问题,导致这些热异常的故障类型可分为5类,分别为:1)光伏组件中单片太阳电池热斑;2)光伏组件内太阳电池串开路;3)光伏组串(或光伏组件)短路或开路;4)光伏阵列完整性缺失或机械受损;5)电气设备异常。研究结果可以为红外热成像技术在光伏电站检测中的应用提供参考和借鉴,通过红外热成像图来准确识别光伏电站的故障类型,及时发现光伏电站存在的发热故障和隐患,从而可以提高光伏电站的运维效率,对促进光伏电站的安全高效运行和新能源行业的发展具有重要意义。

基于t检验的光伏电站中能效异常光伏组件识别研究

由于目前光伏电站能效指标缺乏具体的应用方式,光伏组件发电效率优劣的界限模糊,且光伏电站在正常运行中光伏组件I-V特性曲线难以获取,导致目前识别异常光伏组件的方法难以应用到实际光伏电站中。基于此,利用光伏组件能效比服从正态分布的特点,提出了一种基于t检验的光伏电站中能效异常光伏组件的识别方法,对光伏组件实际能效比与理论能效比之差进行假设检验,并结合实际光伏电站进行实验验证。研究结果表明:该方法可以有效识别异常光伏组件,可为光伏电站的运维提供数据支持。

光伏电站运维现状分析

在碳达峰、碳中和目标背景下,中国电力供给结构将实现从化石能源为主体能源向以新能源为支撑的转变,而光伏电站在这一转变中承担着重要角色,将成为中国构建新型电力系统的主力。近年来,国内的光伏电站建设发展迅速,根据国家能源局数据,2023年前3季度光伏发电新增装机容量突破1亿kW。在如此高效率投资建设光伏电站的同时,也伴随着此类电站运维管理模式和技术水平未能实现高质量同步提升的问题。针对国内16个地区的46个光伏电站在2021年的技术监督过程中在光伏电站技术管理、节能与光伏发电单元这3个方面存在的重点问题进行了详细统计分析,用于反映光伏电站的运维现状;并针对这些问题,从国家、行业标准与新技术角度给出了相关建议。得到以下结论:(1)在光伏电站技术管理方面,未定期开展光伏电站无人机巡检是比较有代表性的一类问题;(2)在节能方面,光伏电站未定期开展光伏组件功率衰减检测、逆变器转换效率检测、光伏电站系统效率计算是相对高发的问题;(3)在光伏电站的光伏发电单元方面,光伏组件存在遮挡、脏污、灰尘、破损、老化问题属于多发问题,也是最能反映光伏电站管理水平的方面,需要光伏电站给予关注。

智能清扫机器人在屋顶分布式光伏电站中的应用

随着国家“双碳”战略的实施,分布式光伏电站作为集中式光伏电站的有效补充应用形式得到了快速发展。由于分布式光伏电站多建于工厂、园区、车站等建筑的屋顶,在进行光伏组件清洗时面临清洗人员高处坠落风险大、清洗次数多等困难。以某屋顶分布式光伏电站为例,首先对传统人工清洗方式存在的问题进行分析,然后针对这些问题提出利用智能清扫机器人进行清扫的解决方案,并对智能清扫机器人实际应用效果进行验证。研究结果显示:采用智能清扫机器人清扫的光伏阵列的总发电量可提升21.2%,在该提升幅度下,对于5.324 MW的屋顶分布式光伏电站而言,使用智能清扫机器人清扫可比采用人工清洗方式清扫每月多提升63.74万kWh的发电量,每年增加的发电量收益为50.77万元,1~2年即可回收智能清扫机器人的初始投资成本。以期该研究结果为分布式光伏电站提升运维效率、降低运维成本提供参考。

光伏组件下沿泥带对发电量的影响分析及解决方案

对于建设在工商业屋顶的分布式光伏电站而言,由于其紧邻用电侧,降低了附加的输配电成本,且厂房业主用电可享受折扣;再加上国家政策的大力支持,近几年,此类光伏电站在中国中东部地区实现了飞速发展。但在后期运维中发现,建设于工商业屋顶的分布式光伏电站受屋顶坡度及施工条件的限制,光伏组件安装倾角一般为2°~6°,导致光伏组件除了表面易积灰外,其下沿边框处也堆积了一层厚泥带,极易影响光伏电站发电量。因此,亟需一种成本低、效能高、维护率低的解决方案。以建于西安市某工商业彩钢瓦屋顶的4.6 MW分布式光伏电站为实验场地,分别采用短期和长期两种测试方式,重点研究泥带对光伏组件发电量的影响,提出了利用导水排尘器清除积水和泥带的解决方式,并对其效果进行验证。研究结果显示:1)在保持光伏电站原有清洗状况不变的前提下,通过两年的长期测试发现,1#、2#和3#厂房屋顶安装有导水排尘器的各光伏支路的累计发电量平均值比未安装导水排尘器的光伏支路的累计发电量分别提升了5.17%、13.13%和0.58%;2)光伏组件的安装倾角越小,泥带对其发电量的影响越严重。

基于实例分析ESE避雷针在海外光伏电站中的应用

大型光伏电站由于占地面积大且多位于空旷多雷区,易遭受雷击。分析了光伏电站雷击危害,针对海外光伏发电项目,提出在光伏场区采用预放电(ESE)避雷针的方法,ESE避雷针具有体积小、阴影小、保护半径大等优点。结合实际光伏电站,提出了采用ESE避雷针时的设计方案,比较了ESE避雷针方案和常规避雷针方案的经济性。实际运行结果表明:ESE避雷针可以规范、有效、经济的保证光伏电站的安全运行。

基于类比分析法的光伏电站发电能力评估模型研究

在光伏电站建设前期做可行性评估的过程中,需要对拟建光伏电站的发电量进行理论上的预测,以此来测算项目的投资收益率,进而评估项目是否值得投资建设。光伏电站发电能力评估的准确性受限于气象数据的准确性及光伏电站系统效率(PR)评估的准确性。由于环境复杂性高、实际测量难度大等原因,导致无法获得拟建光伏电站真实的气象数据及准确的PR。将拟建光伏电站周边的光伏电站作为参考,引入参考光伏电站的历史发电数据,结合参考光伏电站与拟建光伏电站的太阳辐射量差异、PR差异,提出了一种基于类比分析法的光伏电站发电能力评估模型。通过建立评估模型,解耦气象因素偏差对光伏电站PR的影响,分析各因素导致的评估模型的偏差范围,并采用3组光伏电站对照组的发电数据对评估模型的准确性进行了验证。研究结果表明:气象因素偏差对光伏电站PR的最大影响为1.5972%。采用该评估模型测算得到的3组光伏电站对照组的年等效利用小时数评估偏差皆控制在3.00%以内,平均偏差为1.21%,远低于采用PVsyst软件测算得到的年等效利用小时数的平均偏差。表明该评估模型具有良好地准确度,可作为光伏电站建设时评估其发电量的实用且有效的方法。

基于蓄能基站供能的光伏电站智能运维机器人设计

在全球传统能源紧缺的背景和碳达峰、碳中和目标的指引下,中国光伏行业获得迅速发展。而发展中存在的问题也突显出来,其中,光伏组件的清洁及探伤难题尤为突出。为解决这些难题,提出并设计了一种基于蓄能基站供能的光伏电站智能运维机器人。该运维机器人由机器人主体结构、移动系统、清洁系统、探伤系统、供能系统5部分构成,其可利用红外热成像技术对光伏组件的热斑、隐裂等进行探测,并将数据传输至主控平台;同时,针对光伏组件清洁问题,利用高温蒸汽去除各类难以清除的污垢。经过验证发现,所设计的光伏电站智能运维机器人不仅达到了较好的清洗效果,且对光伏组件热斑、隐裂的探测基本达到了预期设计目标,具有良好的应用价值。

不同气候带的光伏电站运行数据对比分析研究

光伏电站在户外实际工况下运行时,由于不同区域的气候条件不同,导致光伏电站的运行情况千差万别。日照强烈,环境温度、湿度大幅度变化,酸雨侵蚀,风沙蚀击等气象因素势必会影响光伏发电设备的发电性能,加速其老化程度,最终影响光伏电站的发电效率和寿命。基于中国现有的气候带分类,对不同气候带的气候特征进行了分析,然后对不同气候带中光伏电站的运行数据进行了对比,分析了不同气象因素对光伏电站发电性能和发电量差异的影响。研究结果表明:由于不同气候带的太阳能资源禀赋、环境温度等气象因素差异较大,对各气候带中光伏电站的工作电压、工作电流、输出功率等电性能参数的影响不同,因此光伏电站建设时需结合不同气候带的气候特征进行设备选型和优化设计方案,以保证光伏电站投运后可达到最佳运行效果。

基于城乡低碳发展的屋顶分布式光伏电站建设问题探讨

屋顶分布式光伏发电是一种利用建筑物屋顶空间进行光伏发电的新型绿色能源技术,具备节约土地资源、减少线损、提高能源利用率和可持续性等诸多优势,与集中式光伏发电相比,其更适合在城乡规划中推广应用。从城乡规划角度出发,基于城乡低碳发展路径,系统分析了屋顶分布式光伏发电在提高城乡能源供给安全性、促进绿色低碳转型、改善环境质量和促进社会经济发展等方面的作用和影响,深入探讨了屋顶分布式光伏电站在建设过程中面临的屋顶资源获取、电网接入和消纳、政策支持和市场推广等难题和挑战,并提出了相应的对策和建议。

考虑通信灵活性的5G基站与含光伏电源配电网多目标区间规划

提出一种考虑通信灵活性赋能的5G基站与含光伏电源配电网多目标区间协同规划方法。首先,在深入分析5G基站与配电网交互机理的基础上,综合考虑基站能耗、通信容量及覆盖范围等方面特性约束,计及单基站级(带宽灵活分配)与基站群级(蜂窝呼吸机制)灵活性资源,构建5G基站需求响应模型。鉴于系统经济性和环境性之间的固有矛盾,分别以系统投资运行成本最低和碳排放量最小作为优化目标,建立5G基站与含光伏电源配电网协同规划的多目标区间优化模型。该模型通过对5G基站设备配置及接入节点选择、配电网扩容、RES配置及运行管理策略优化,并利用区间方法处理电力/通信负荷和RES不确定性,达到系统经济和低碳效益的同时优化。利用区间序关系和可能度法将所建模型转化为确定性优化问题,采用NSGA-Ⅱ算法进行求解。算例采用修改的IEEE-33节点系统,计算结果验证了所提方法能有效降低协同规划成本,促进可再生能源的消纳利用。

新型风光抽水蓄能系统研究

将云南已经建设的小型梯级水电站与光电、风电结合,形成新型抽水蓄能系统,将不稳定电力转化成稳定电力,能提升枯期供电能力,是适合云南省或类似地区的储能技术.

考虑连接件刚度影响的多浮体漂浮光伏方阵运动响应分析

基于多浮体运动响应计算方法,采用OrcaFlex软件,针对光伏电站漂浮方阵模型多浮体连接件刚度与其运动响应进行数值分析研究。首先,通过与有关浮体连接件试验进行对比,验证数值模拟的合理性;然后,开展对漂浮式光伏方阵在不同刚度连接件下多浮体六自由度运动的数值计算,对横纵浮体六自由度运动进行评估;最后,分析浮体间相对运动对连接件载荷之间的影响。研究结果表明:该研究模型随连接件刚度的增加,横向浮体整体运动响应大于纵向浮体,应更关注横向浮体的连接加强问题。连接件刚度较小时,浮体间的运动约束能力较差;刚度较大时,不利于抵抗浮体间的相互冲击,造成不必要的实际工程成本。

局部阴影下光伏电站参与一次调频的控制策略

针对采用光伏虚拟同步发电机(PV-VSG)控制策略的光伏电站参与电网一次调频的问题,考虑光伏阵列受局部阴影遮挡的情况,提出一种基于自适应虚拟惯量的有功备用式PV-VSG控制策略,采用粒子群优化算法实现局部阴影条件下光伏阵列的最大功率点跟踪和减载备用运行,并根据电网频率变化过程中不同阶段的特性,自适应调节虚拟惯量参数以减小频率超调量并加快频率的恢复速度。此外,为了使调频模式下光伏电站内各PV-VSG的有功功率合理分配,采用一种基于等可调容量比的有功分配策略,使站内各光伏机组具有相同的调频功率裕度,避免部分光伏机组的过度调节。最后,以10 MW光伏电站参与电网一次调频为例进行仿真分析,验证了所提控制策略的有效性。