太原市屋面光伏承重檢測(cè)
1 光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)分析
電站自2013年投產(chǎn)運(yùn)行以來(lái)，光能產(chǎn)出數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
光伏電站裝機(jī)容量為32MWp，共170臺(tái)光伏發(fā)電機(jī)組，至2013年5月全部投產(chǎn)，由于設(shè)備維修等其他因素并未實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷發(fā)電。根據(jù)每月統(tǒng)計(jì)的產(chǎn)出數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出三年來(lái)發(fā)電量對(duì)比如圖2和圖3。
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2013年因施工原因，投產(chǎn)機(jī)組逐漸增多。發(fā)電量在6月全部投產(chǎn)后呈指數(shù)上升趨勢(shì)，對(duì)比可見(jiàn)每年7-9月是發(fā)電量高峰期，而11月至1月則發(fā)電量較低。2014年和2015年發(fā)電量變化曲線變化基本一致，圖線變化與上海市氣象局統(tǒng)計(jì)的上海市平均光照曲線變化趨勢(shì)基本一致。光伏機(jī)組對(duì)太陽(yáng)能的利用率與太陽(yáng)輻射變化較為一致。
根據(jù)圖3中三年平均每臺(tái)產(chǎn)出數(shù)據(jù)，可看出其中2013年9月平均產(chǎn)出量*多，每臺(tái)機(jī)組的平均產(chǎn)出變化較大，機(jī)組工作狀態(tài)不穩(wěn)定。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，只有2013年9月的產(chǎn)出比例*出設(shè)計(jì)值，其他月份均與設(shè)計(jì)值相差較大。其中年度總發(fā)電量，2013年為設(shè)計(jì)值的46.3%，2014年為63.2%，2015年為70%。均未達(dá)到設(shè)計(jì)值參考產(chǎn)能的75%及以上。
2 未達(dá)設(shè)計(jì)值影響因素
太陽(yáng)能電站產(chǎn)除了受環(huán)境因素影響，還與自身構(gòu)造、電池板材料有關(guān)。下面根據(jù)研究，可能會(huì)產(chǎn)生主要影響的要素分析如下：
2.1 環(huán)境因素對(duì)太陽(yáng)能電池板能效的影響
溫度和太陽(yáng)能輻射照度是影響太陽(yáng)能設(shè)備輸出效率的兩個(gè)主要因素。其他環(huán)境因素，如風(fēng)、雨、云層和太能輻射分布會(huì)通過(guò)對(duì)溫度和太陽(yáng)能輻射度的間接影響從而影響設(shè)備效率[3]。
2.1.1 溫度
當(dāng)光伏組件在環(huán)境溫度為25℃時(shí)工作時(shí)，其實(shí)際操作溫度將**環(huán)境溫度，并導(dǎo)致14%的能源轉(zhuǎn)化損失[4]。一般來(lái)說(shuō)，單晶硅額定電池工作溫度（NOCT）為40℃。NOCT是指當(dāng)太陽(yáng)能組件或電池處于開(kāi)路狀態(tài)，并在以下具有代表性情況時(shí)所達(dá)到的溫度[5]。
（1）電池表面光強(qiáng)： 800 W/m2
（2） 環(huán)境溫度： 20℃
（3）風(fēng)速：1m/s
（4）電負(fù)荷： 無(wú)（開(kāi)路）
（5）傾角：與水平面成45°
（6） 支架結(jié)構(gòu)：后背面打開(kāi)
通過(guò)對(duì)光伏組件電能生產(chǎn)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)[2]，高溫會(huì)導(dǎo)致組件產(chǎn)能下降。高風(fēng)速會(huì)使環(huán)境溫度下降，從而降低了光伏組件工作溫度，提高產(chǎn)能。低溫是光伏組件的理想工作環(huán)境。當(dāng)環(huán)境溫度**25℃時(shí)，電能損失為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件（STC）功率的10%，光譜、組件衰減和其他因素會(huì)導(dǎo)致約7.7%的電能損失。
1、鋼結(jié)構(gòu)
鋼結(jié)構(gòu)的檢測(cè)指的是對(duì)鋼質(zhì)構(gòu)件的性能或者質(zhì)量的檢測(cè)，其中可以細(xì)分為鋼構(gòu)件的連接、材料性能、尺寸與偏差、損傷與變形涂裝與構(gòu)造等方面的檢測(cè)項(xiàng)目。在必要的時(shí)候，應(yīng)該進(jìn)行構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的動(dòng)力測(cè)試或者實(shí)載檢驗(yàn)。與混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)在工程的應(yīng)用中有著質(zhì)量輕、材質(zhì)均勻、強(qiáng)度高、韌性和塑性都比較好等特點(diǎn)，在某些工程建筑方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)。在鋼結(jié)構(gòu)的檢測(cè)技術(shù)上，基本都是對(duì)其他行業(yè)的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)和借鑒。通常采用的方法有滲透檢測(cè)、物流檢測(cè)、射線檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、涂層厚度檢測(cè)、超聲波無(wú)損檢測(cè)以及鋼材銹蝕檢測(cè)等。
現(xiàn)階段的太陽(yáng)能板追蹤系統(tǒng)控制趨勢(shì)是利用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，根據(jù)太陽(yáng)能輻射的地點(diǎn)和時(shí)間，給出太陽(yáng)輻射方向。當(dāng)接收器接到溫度和流量分布的模擬信號(hào)后，計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入算法中的模擬公式給出每塊板支架的偏移量�？刂茀�(shù)的準(zhǔn)確性會(huì)因時(shí)間、經(jīng)度和緯度、支架位置、處理器**度和環(huán)境干擾等因素而產(chǎn)生誤差。
很多太陽(yáng)輻射位置算法的研究均利用了小型計(jì)算機(jī)。很多算法利用微型計(jì)算機(jī)增加了追蹤**度。但研究表明此種算法只在有效時(shí)間段內(nèi)有效[7]。大型計(jì)算機(jī)在長(zhǎng)期數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)下可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)太陽(yáng)輻射位置并將誤差縮小至0.003度，但經(jīng)濟(jì)成本太高。
屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)使用壽命的優(yōu)化設(shè)計(jì)
我國(guó)的光伏發(fā)電系統(tǒng)組件基本都具有較長(zhǎng)的理論使用壽命，通常的使用壽命在20年左右，長(zhǎng)的可以達(dá)到30年，*短的也*過(guò)了十年。在實(shí)際的應(yīng)用中，往往達(dá)不到理論使用壽命，大部分光伏組件在七八年的時(shí)間內(nèi)就會(huì)損壞而無(wú)法使用，有些光伏組件的實(shí)際使用壽命甚至不*過(guò)五年。太陽(yáng)能瓦片的使用壽命問(wèn)題*為嚴(yán)峻，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，有些地區(qū)的太陽(yáng)能瓦片僅能使用兩三年左右。這些使用壽命問(wèn)題與光伏組件在設(shè)計(jì)上脫離實(shí)際有很大關(guān)系，在設(shè)計(jì)階段只考慮到了物理沖擊與發(fā)電能效，忽略了風(fēng)蝕、酸雨、溫差變化等一系列實(shí)際因素對(duì)組件的侵蝕。想要優(yōu)化太陽(yáng)能瓦片等光伏組件的壽命，必須結(jié)合實(shí)際的使用條件。舉例來(lái)說(shuō)，在酸雨頻發(fā)地區(qū)，在設(shè)計(jì)光伏組件時(shí)要特別強(qiáng)化其耐酸堿能力；在風(fēng)沙較大的地區(qū)，要提升光伏組件的抗風(fēng)蝕、抗沖擊能力；在雨水較多的地區(qū)，要額外強(qiáng)化屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)的防水設(shè)計(jì)。電站采取在輕鋼屋面廠房、倉(cāng)庫(kù)屋頂采取沿屋面坡度3度傾角方式安裝太陽(yáng)能板。根據(jù)企業(yè)中每座廠房、倉(cāng)庫(kù)屋頂光伏組件的容量和廠房?jī)?nèi)負(fù)荷大小合理劃分幾個(gè)區(qū)域，配備容量適當(dāng)?shù)哪孀兤�，組成幾個(gè)獨(dú)立的發(fā)電單元，多點(diǎn)并網(wǎng)。采用國(guó)家統(tǒng)一招標(biāo)規(guī)定的230Wp多晶光伏組件，并合理選擇設(shè)備配置，為下一步在上海乃至全國(guó)大面積推廣和發(fā)展建設(shè)做好經(jīng)驗(yàn)積累。自2012年投產(chǎn)來(lái)，光伏電站已成功運(yùn)營(yíng)了三年的時(shí)間。
