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如何重新配置??退化的光伏電站中的光伏組件

2025-04-13 09:12  瀏覽:  

印度理工學院孟買分校的研究人員分析了通過重新配置來改善具有退化模塊的光伏電站的技術經濟可行性。

該團隊使用 Python 建立了一個公用事業規模的光伏電站模型,并研究了不同的重新配置策略和降級模式,并對印度和美國的項目經濟可行性進行了分析。

該組織表示:“在幾種可能的情況下,重新配置可能是發電廠運營商利用現有組件提高發電量的唯一選擇。” “在本文中,重新配置被定義為改變連接到一個串監控箱 (SMB) 的某個模塊內光伏組件的電氣位置,以增強整個光伏陣列的性能。相同的過程可以重復應用于連接到其他 SMB 的其他模塊,從而提升中央逆變器或整個發電廠的性能。”

模擬的公用事業規模電站基于315 W模塊,其中30個模塊串聯,總功率為9.45 kW。另有10塊面板并聯連接到SMB,總功率達94.5 kW,而10塊SMB連接到中央逆變器,總功率達945 kW。公用事業規模電站擁有30臺此類逆變器,總裝機容量為28.35 MW。

不同的降解

最初,研究人員研究了兩種性能下降模式。第一種是分流電阻 (Rsh) 的降低,這通常是由炎熱潮濕氣候下的電位誘導衰減 (PID) 引起的。第二種是串聯電阻 (Rs) 的增加,這通常是由于腐蝕、互連衰減或焊料粘合問題造成的。在這兩種情況下,團隊都嘗試通過將相似的組件組合成新的串來重新配置系統。然而,這種方法只在第一種情況下取??得了改善(2.72%),而在第二種情況下性能反而下降(-0.64%)。

實驗結束后,該團隊專注于電流非均勻減小的情況,例如涉及PID中Rsh退化的情況,因為發現重新配置在這些情況下具有潛力。針對擬議的場景,概述了六種不同的策略,分別稱為C1、C2、C3、C4、C5和C6,它們的成本負擔各不相同。總體而言,C6需要重新配置10%的模塊,C5需要20%,C4需要40%,C1需要50%,C2需要80%,C3需要90%。

該小組解釋說,策略 C1 要求從每個串中挑選出排名前 15 個模塊并創建新的串;而策略 C2 將每個串分成 5 組,每組 6 個模塊,并按所有 10 個串生成的所有組的平均填充因子 (FF) 的降序對這些組進行校準。此外,策略 C3 將串分成 10 組,每組 3 個模塊,并按所有 10 個串生成的所有組的平均填充因子的降序對這些組進行排序。此外,策略 C4、C5 和 C6 的模塊值以及所需的模塊交換次數均不同。

結果

分析顯示,C6策略使性能提升了0.3212%,而C5和C4分別提升了0.9899%和2.4053%。C1策略提升了2.713%,C2和C3分別提升了3.65%和3.7923%。從經濟角度來看,在組件成本較低的情況下,那些需要不同組件更換率的策略更為可行。

“如果30 x 10陣列中所有組件都要更換位置,則需要進行150次更換,只需10個人,一天即可完成,”學者們表示。“假設印度的人工成本為每小時0.74美元,美國為每小時7.25美元,每天工作8小時,那么印度更換每個組件的人工成本為每組件0.198美元,美國為每組件1.93美元。因此,100個人大約可以在一個月內重新配置整個28.35兆瓦的發電廠。”

基于這些發現,研究團隊得出結論,當滿足一些關鍵條件時,例如模塊IV級樣品較少、人工成本低以及投資回報期短,重新配置可能具有經濟意義。研究小組總結道,當存在單元裂紋或膠結造成的永久性污染時,重新配置也是可行的。

其研究成果發表在《太陽能》雜志上,題為“通過重新配置光伏模塊提高退化光伏電站性能的可行性” 。

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