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光伏组件的问题?高额的发电损失去哪了

2017-07-06 15:04:24 来源:网络

经常听到晶硅组件60片、72片的说法,这个实际讲的是组件内部电池片串联的个数,每个电池片是一个独立的光伏电池单元。如图5所示,每20片或24片光伏电池对应一个子串,光伏组件由3个子串串联而成,每个子串两端反并联一个旁路二极管,旁路二极管可减轻热斑效应。这3个子串的输出线及旁路二极管在组件接线盒中用于电气连接,再通过接线盒引出总的正负两根出线,也就是光伏组件日常附带的直流接头和电缆。

图4 晶硅组件内部的3个子串及其旁路二极管

以上说明了晶硅组件内部由3个子串串联而成,其实当前光伏发电系统的光伏组串也是由多个组件串联而成,如图5所示。不管是集中式逆变器的直流汇流箱、还是组串式逆变器的直流输入端,都会接入光伏组串,组串一般由20~24个组件串联而成。所以,当前所有光伏发电本质上都是把多个电池片串联使用,以生成光伏组串的直流高压,便于逆变器实现并网交流发电。由初中物理知识可知,电路中不允许多个电流源串联,否则总电流由最小电流的电流源决定。另外在这里偷偷说一句,几个组串并联也存在能量损失,由于线路阻抗的存在,并联电压源的总电压由最低电压的电压源决定。

图5 多个组件串联的组串式或集中式光伏发电系统

03光伏组件的木桶效应

参考度娘百科,盛水的木桶是由多块木板箍成的,盛水量也是由这些木板共同决定的。若其中一块木板很短,则此木桶的盛水量就被限制,该短板就成了这个木桶盛水量的“限制因素”(或称“短板效应”),如图6所示。若要使此木桶盛水量增加,只有换掉短板或将其加长才行。

图6 木桶效应示意图

一个水桶无论有多高,盛水量取决于其中最短的那块木板,人们把这一规律总结为“木桶原理”或“木桶效应”,又称“短板理论”。其核心内容为:一只水桶盛水的多少,并不取决于桶壁上最长的那块木块,而恰恰取决于桶壁上最短的那块。根据这一核心内容,“木桶效应”还有两个推论:其一,只有桶壁上的所有木板都足够高,那水桶才能盛满水。其二,只要这个水桶里有一块不够高度,水桶里的水就不可能是满的。

为了让水桶尽量多装水,必须要找出薄弱环节(短板),并且改进该环节把这个短木板加长。命苦不能怨政府,幸福的家庭是相似的,而不幸的家庭各有各的不幸。很不幸光伏组件串联或内部串联子串都存在木桶效应,甚至可以说木桶效应已充满光伏发电系统中。

由于组件内部串联子串或组串中多个组件串联的本质特性相似,以下以组串为例说明。如图7所示,由3个光伏组件串联构成一个组串,每个组件电流相同时,构成组串的总电流也相同,实际上组串总电流等于每个组件电流。这种工作状况下,每个组件的MPP完全一致,当然这是一种非常理想而实际中并不存在的情形。

图7 组件MPP一致情况下的组串电气特性

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