
上海油压工作室该团队使用 Python 建立了一个公用事业规模的光伏电站模型,并研究了不同的重新配置策略和降级模式,并对印度和美国的项目经济可行性进行了分析。
上海油压工作室该组织表示:“在几种可能的情况下,重新配置可能是发电厂运营商利用现有组件提高发电量的唯一选择。” “在本文中,重新配置被定义为改变连接到一个串监控箱 (SMB) 的某个模块内光伏组件的电气位置,以增强整个光伏阵列的性能。相同的过程可以重复应用于连接到其他 SMB 的其他模块,从而提升中央逆变器或整个发电厂的性能。”
上海油压工作室模拟的公用事业规模电站基于315 W模块,其中30个模块串联,总功率为9.45 kW。另有10块面板并联连接到SMB,总功率达94.5 kW,而10块SMB连接到中央逆变器,总功率达945 kW。公用事业规模电站拥有30台此类逆变器,总装机容量为28.35 MW。
不同的降解
最初,研究人员研究了两种性能下降模式。第一种是分流电阻 (Rsh) 的降低,这通常是由炎热潮湿气候下的电位诱导衰减 (PID) 引起的。第二种是串联电阻 (Rs) 的增加,这通常是由于腐蚀、互连衰减或焊料粘合问题造成的。在这两种情况下,团队都尝试通过将相似的组件组合成新的串来重新配置系统。然而,这种方法只在第一种情况下取得了改善(2.72%),而在第二种情况下性能反而下降(-0.64%)。
实验结束后,该团队专注于电流非均匀减小的情况,例如涉及PID中Rsh退化的情况,因为发现重新配置在这些情况下具有潜力。针对拟议的场景,概述了六种不同的策略,分别称为C1、C2、C3、C4、C5和C6,它们的成本负担各不相同。总体而言,C6需要重新配置10%的模块,C5需要20%,C4需要40%,C1需要50%,C2需要80%,C3需要90%。
该小组解释说,策略 C1 要求从每个串中挑选出排名前 15 个模块并创建新的串;而策略 C2 将每个串分成 5 组,每组 6 个模块,并按所有 10 个串生成的所有组的平均填充因子 (FF) 的降序对这些组进行校准。此外,策略 C3 将串分成 10 组,每组 3 个模块,并按所有 10 个串生成的所有组的平均填充因子的降序对这些组进行排序。此外,策略 C4、C5 和 C6 的模块值以及所需的模块交换次数均不同。
结果
上海油压工作室分析显示,C6策略使性能提升了0.3212%,而C5和C4分别提升了0.9899%和2.4053%。C1策略提升了2.713%,C2和C3分别提升了3.65%和3.7923%。从经济角度来看,在组件成本较低的情况下,那些需要不同组件更换率的策略更为可行。
“如果30 x 10阵列中所有组件都要更换位置,则需要进行150次更换,只需10个人,一天即可完成,”学者们表示。“假设印度的人工成本为每小时0.74美元,美国为每小时7.25美元,每天工作8小时,那么印度更换每个组件的人工成本为每组件0.198美元,美国为每组件1.93美元。因此,100个人大约可以在一个月内重新配置整个28.35兆瓦的发电厂。”
基于这些发现,研究团队得出结论,当满足一些关键条件时,例如模块IV级样品较少、人工成本低以及投资回报期短,重新配置可能具有经济意义。研究小组总结道,当存在单元裂纹或胶结造成的永久性污染时,重新配置也是可行的。
上海油压工作室其研究成果发表在《太阳能》杂志上,题为“通过重新配置光伏模块提高退化光伏电站性能的可行性” 。