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实用 || 光伏发电基础知识问答集锦
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1. 光伏发电的基本原理是什么?

光伏发电是利用半导体 PN 结的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。其基本原理是光生伏特效应,就是当物体受光照时,物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流并做功发电的一种效应。

2. 光伏发电系统主要包括哪些组成设备?

光伏发电系统由光伏方阵(光伏方阵由光伏组件串并联而成)、支架、逆变器和必要的接网设备等部分组成。光伏发电系统的核心设备是光伏组件和逆变器,其中光伏组件是由光伏电池串并联后封装而成,它将太阳的光能直接转化为电能。光伏组件产生的电为直流电,通过逆变器后将其转化为交流电。

3. 光伏三类资源区如何分类?具体包括哪些地方?

根据年等效利用小时数将全国划分为三类太阳能资源区,年等效利用小时数大于 1600 小时为Ⅰ类资源区;年等效利用小时数在1400-1600小时之间为Ⅱ类资源区;年等效利用小时数在1200-1400小时之间为Ⅲ类资源区。三类资源区执行不同的光伏标杆上网电价。

一类资源区包含宁夏全省、青海(海西)、甘肃(嘉峪关、武威、张掖、酒泉、敦煌、金昌)、新疆(哈密、塔城、阿勒泰、克拉玛依)、内蒙古(呼和浩特、包头、乌海、鄂尔多斯、巴彦淖尔、乌兰察布、锡林郭勒)。

二类资源区包含北京、天津、黑龙江、吉林、辽宁,四川、云南、内蒙古(赤峰、通辽、兴安盟、呼伦贝尔)、河北(承德、张家口、唐山、秦皇岛)、山西(大同、朔州、忻州),陕西(榆林、延安)、青海(西宁、海东、海北、黄南、海南、果洛、玉树)、甘肃(兰州、天水、白银、平凉、庆阳、定西、陇南、临夏、甘南)、新疆(乌鲁木齐、吐鲁番、喀什、和田、昌吉回族、博尔塔拉蒙古、伊利哈萨克、克孜勒苏柯尔克孜自治州)。

三类资源区则是一二类之外的其他地区。

4. 如何科学选择光伏建设场址?

(1)地面光伏电站在建设选址时,需考虑气象条件、环境条件、土地性质、地质条件、施工条件、并网接入、电力消纳等情况,综合评估后进行投资建设。

(2)屋顶光伏项目在建设选址时,需考虑光照条件、屋顶类型、建设条件、承载能力、建筑年限、朝向倾角、配电情况、运维方式等情况,综合评估后进行投资建设。

5. 光伏发电系统的寿命是多久?

一般情况下,光伏发电系统的设计使用年限为 25 年,对于无法满足同寿命的构配件,进行维修、更换即可。

6. 光伏发电系统是否存在电磁辐射?

为了将光伏组件所发的直流电转变为交流电并实现和电网的连接,通常需要较多的电力设备和电子器件,这些设备在运行时会影响周围的电磁环境。经科学测定,太阳能光伏发电系统的电磁环境满足国家各项标准和要求。在工频段,太阳能光伏电站电磁环境甚至低于正常使用的常用家用电器时产生的量值,不会对人身健康产生影响。

7. 光伏发电系统是否存在光污染?

从原理上,光伏发电系统利用的是镀减反膜的钢化玻璃,尽量增加光吸收,减少光反射从而提高发电效率,一般不存在光反射或光污染。光伏组件的光伏玻璃反射率比传统的幕墙玻璃或汽车玻璃反射率均小很多,因此合格的光伏发电系统不存在光污染。

8. 光伏发电系统是否存在噪音污染?

光伏发电是利用 PN 结的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术,是所有发电技术中唯一没有动力过程的,并不会产生噪音污染。逆变器的噪音指标不高于 65 分贝,也不会有噪音危害。

9. 随着时间推移,光伏发电系统是否会出现发电效率下降等现象?

在实际中,光伏电池制造出来后即处于缓慢的衰减状态,接受太阳光照约半年后,就会进入稳定状态,一般运行期内的平均衰减率不超过 10%。

10.光伏发电系统接网后,是否会引起电压波动?若会引起电压波动又该如何避免?

光伏发电系统装机容量不大、比例不高时,引起的电压波动极小,一般不会影响电网运行。在配电变压器供电范围内接入光伏总量较大、负荷较少的情况下,有可能出现电压升高现象。在农村配电网负荷较少,距离主干电网较远,供电半径较大的情况下,较容易出现电压升高现象。

电压升高较多会造成电网保护动作从而导致停电,严重时可能会烧毁电气设备,因此,并网点电压升高现象需引起关注,可采取的措施有(1)在设计阶段进行电气计算,校核电压偏差值;(2)改变接入系统方案,如变更并网点、提高并网电压等级;(3)充分发挥逆变器对功率因数的调整作用;(4)配电网络改造;(5)适当减少光伏安装容量。

11.光伏组件长期遮光有什么危害?

光伏组件在被遮挡(如树荫等)的过程中,其受到遮挡的组件将被当作负载消耗其它有光照的光伏组件所产生的能量,被遮挡的光伏组件则会发热,产生“热斑效应”。这种效应能降低光伏组件输出功率,严重的可能会永久性破坏甚至烧毁光伏组件。

12.光伏组件颜色看起来不一致是质量问题吗?

光伏组件颜色看起来不一致其主要原因是受到制造工艺和材料的影响导致光伏组件对于太阳光的反射特性不同所致。对于多晶硅组件来讲,深蓝色是最常见的颜色,不同块光伏组件以及同一块组件内的不同电池片会有一定程度的色差;对于单晶硅组件则通常是黑色,不同厂家和不同型号的单晶硅组件也会有一定程度的色差。一般情况下组件略有色差属于正常,光伏组件单纯的颜色不一致不会影响发电量和寿命。

13.光伏发电项目设计建设的技术标准主要有哪些?

(1)《光伏发电站设计规范》GB50797-2012;

(2)《光伏发电站施工规范》GB50794-2012;

(3)《光伏发电工程施工组织设计规范》GB/T50795-2012;

(4)《光伏发电站工程验收规范》GB/T50796-2012;

(5)《光伏发电系统接入配电网技术规定》GB/T29319-2012;

(6)《独立光伏系统技术规范》GB/T29196-2012;

(7)《光伏发电站接入电力系统技术规定》GB/T19964-2012;

(8)《并网光伏发电系统验收技术规范》CNCA/CTS0004-2010;

(9)《分布式电源并网技术要求》GB/T33593;

(10)《焊接结构用耐候钢》GB/T4172;

(11)《建筑结构荷载规范》GB50009-2015;

(12)《钢结构设计规范》GB50017。

14.光伏发电项目运行维护的技术标准主要有哪些?

(1)《晶体硅光伏 (PV)方阵 I-V 特性的现场测量》GB/T18210-2000;

(2)《光伏系统性能监测-测量、数据交换和分析导则》GB/T20513-2006;

( 3)《光伏发电系统专用电缆产品认证技术规范》CNCA/CTS0023-2013;

(4)《电击防护、装置和设备的通用要求》IEC61140-2009;

(5)《并网光伏系统--系统文件、投运测试和检查的最低要求》IEC62446-2009;

(6)《光伏系统能量性能评估方法技术标准》IECTC82;

(7)《电业安全工作规程》GB26164;

(8)《光伏发电站继电保护技术规范》GB/T32900;

(9)《分布式电源并网运行控制规范》GB/T33592;

(10)《电厂标识系统编码标准》GB/T50549。

15.逆变器的运行状态有哪些?

逆变器有五种运行状态:等待、自检、并网发电、故障和关机。PV 上电后显示屏显示“等待”,若光伏系统正常且有市电,稍后显示屏显示“自检 30S”,机器开始自检,自检结束后,显示屏显示“并网发电”。如果光伏系统存在问题,机器会报错提示“故障”信息。

16.逆变器启动条件有哪些?

逆变器的启动条件:(1)逆变器 DC 开关处于 ON 的状态。(2)光照充足,能够满足直流电输入电压大于逆变器启动电压且小于最大直流输入电压,直流电的总短路电流小于逆变器的

最大短路电流。(3)电网运行正常,即电网电压和频率保持在特定范围内。

17.什么情况会导致逆变器不工作?

以下任何一种情况将导致逆变器不工作:(1)DC 开关处于 OFF 的状态。(2)光照减弱,致使直流输入不满足逆变器启动条件。(3)防逆流装置动作,交流侧断路器断开,即电网断开或丢失。(4)逆变器检测到电网电压或频率异常,即超出安规要求的工作范围。

96.影响光伏组件发电量的因素有哪些?

(1)组件品质:组件由于电池片隐裂、黑心、氧化、热斑、虚焊、背板等材料缺陷等因素,导致组件在长期运行过程中功率受影响,影响发电量。

(2)太阳辐射强度:在太阳电池组件转换效率一定的情况下,光伏系统发电量是由太阳辐射强度决定的。光伏电站的发电量直接与太阳辐射量有关,太阳的辐射强度、光谱特性是随着气象条件而改变的。

(3)环境湿度:由于光伏系统长期在外界工作,如果湿度过大,水汽透过背板渗透至组件内部,造成 EVA 水解,醋酸离子使玻璃中析出金属离子,致使组件内部电路和边框之间存在

高偏置电压而出现电性能衰减、发电量下降现象。

(4)环境温度:外界环境温度变化及组件在工作过程中产生的热量致使组件温度升高,也会造成组件的发电功率下降。

(5)安装倾斜角:组件的太阳辐射总量 Ht 由直接太阳辐射量 Hbt、天空散射量 Hdt、地面反射辐射量 Hrt 组成,即:Ht=Hbt+Hdt+Hrt。相同地理位置上,由于组件安装倾角不同,对太阳光吸收累积量不同,造成发电量差异。

(6)阴影遮挡情况:在组件工作过程中由于阴影遮挡等会造成“热斑效应”,被遮挡部分组件将不提供功率贡献并在组件内部成为耗能负载,同时造成组件局部温度升高,过热区域可引起 EVA 老化变黄,使该区域透光率下降,从而使热斑进一步恶化,影响整体发电。

18.光伏发电项目验收主要包括哪些内容?

光伏发电项目验收包括项目质量验收和项目性能测试。

19.光伏发电项目质量检查包括哪些内容?

光伏发电项目现场质量检查包括(1)电站实际装机功率、(2)光伏组件质量、(3)支架形式和质量、(4)光伏方阵基础形式、(5)光伏组件/阵列排布及安装质量、(6)电缆型号和质量、(7)电缆铺设情况、(8)光伏与逆变器容量比、(9)逆变器集中度/位置和机房、     (10)汇流箱功能及质量、(11)汇流箱内电气间隙/爬电距离、(12)变压器安装方式/距离、(13)防雷接地、(14)电站围栏、(15)光伏方阵清洗方案/用水量、(16)环境评估、(17)设备标识 17 项。

20.光伏发电项目性能测试包括哪些内容?

光伏发电项目性能检测包括(1)污渍遮挡损失、(2)光伏组件性能衰降、(3)光伏组件/组串的串并联失配损失、(4)MPPT 偏离损失、(5)光伏组串温升损失、(6)热斑功率损

失、(7)隐裂功率损失、(8)光伏方阵相互遮挡或远端障碍物遮挡损失、(9)直流线损、(10)逆变器效率、(11)逆变器 MPPT 效率、(12)变压器效率、(13)交流线损、(14)并网点电能质量、(15)并网点功率因数 15 项。

21. 光伏发电项目系统损耗主要有哪些方面?

光伏发电项目系统损耗主要包括(1)入射角造成的不可利用的太阳辐射损耗,(2)灰尘、植被等遮挡损耗,(3)温度影响损耗,(4)光伏组件不匹配造成的损耗,(5)直流线路损耗,(6)逆变器损耗,(7)交流线路损耗,(8)变压器损耗,(9)系统故障及维护损耗 9 项。


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