建筑物阴影遮挡对MPPT电压及发电量的影响

建筑物阴影遮挡对 MPPT电压变化及对发电量的影响具体结合 11kWp（ 20*2） 光伏阵列系统进行模拟计算， 相关参数配置如表 1， 光伏阵列布置如图 1。 共 4 个方阵， 每行方阵 10 块组件，每 2 个方阵共 20 块组件为一串，共 2 串；方阵间距 2.3 米排布，逆变器为 10KW 组串式逆变器，有两路 MPPT，为突出模拟阴影遮挡这个影响因素，方阵西侧距离约 1.6 米增加一睹高墙，长度 4 米，高度3 米左右。当冬至日太阳高度角较低时， 第一串第二排和第二串的两排都将受到高墙的遮挡，遮挡的面积随着太阳方位角的变化而变化。表 1 参数配置组件型号 地区 安装方式 行间距 安装倾角 组串数 并联数 逆变器275Wp 青岛 纵向单排 2.3m 30 20 2 10KW 图 1 光伏阵列布置和建筑高墙位置示意图光伏方阵的阴影遮挡情况和太阳方位角有关， 通过 PVsyst可以挑选春分、 夏至、 秋分、 冬至 4 个典型日太阳辐射量对发电量影响较大，当光强较低时，阵列的发电量已经很低，表 2 列举了 16:30 阴影时刻的光强和阴影开始的时间及对应的光强。 （在 PVsyst→ Tools→ Solar parameters 调取）表 2 典型日光强典型日 阴影时刻 阴影时刻光强（ w/m2）阴影开始时刻 阴影开始时刻光强（ w/m 2）春分 16:30 409 13:45 765 夏至 16:30 495 14:10 872 秋分 16:30 244 13:30 755 冬至 16:30 13 13:05 479 下图是四个典型日下午 15:00 方阵的阴影遮挡情况。03.21 号春分日遮挡情况 06.22 号夏至日遮挡情况09.23 号秋分日遮挡情况 12.21 号冬至日遮挡情况不同阴影下会带来不同的 I-V 曲线，如冬至日下午 15:00，组串中有部分电池片已经被遮挡，因组件含有旁路二极管， I-V曲线会由原来的单峰变为双峰甚至多峰，从而引起 IV 曲线呈现非线性、多峰值，遮挡比例有 3 种。由上面四个典型日下午 15:00 阴影遮挡情况，可知，冬至日 12.21 号下午 15:00 电站第一组串的第二排及第二组串的两排都被遮挡，具体如下：第一排：无遮挡。第二排：最西侧两块组件出现遮挡。第三排：最西侧第 1~5 块组件出现遮挡。第四排：最西侧第 3~6 块组件出现遮挡。通过 PVsyst进行模拟，可得出此刻以上遮挡情况下的组串的 I-V及 P-V曲线。 (在 PVsyst→ Project Design→ Module Layout 调取 )。 如下：第一路组串 I-V 及 P-V曲线：可看出， 圈出的为第一路组串 1、 2 两排方阵的 I-V 及 P-V曲线在叠加之后的曲线， 虚线部分为没有阴影遮挡情况下的理论的 I-V及 P-V曲线，可以看出，①、第一路组串在冬至日下午 15:00 的理论 MPP 点功率为2.44KW，阴影遮挡情况下的实际 MPP 点功率为 2.04KW，辐射损耗为 3.3%，电性能参数损耗为 5.7%。②、第一路组串 I-V 及 P-V特性曲线由原来的单峰变为双峰，该项目中逆变器 MPPT电压为 200V~900V，此时组串的 MPP 点仍在MPPT电压范围内， 但 MPP点的电压由 540V 左右转移到 460V左右，电流由 2.3A 左右降低到 2.1A左右，③、 第一路组串的 P-V曲线可知， 图中转折 C点为旁路二极管导通点， 如果电池片遮挡达到一定的面积， 使得旁路二极管导通， 则组件的总输出特性近似于未被遮挡的组件的输出特性，此时组件的MPP 点应该在 A 点（极值点） ；如果电池片的遮挡未达到一定程度，旁路二极管未导通， 则组件的输出电流被遮挡电池的电流拉低， 组件总得输出 I-V 特性曲线主要由被遮挡电池的 I-V 特性曲线决定，此时MPP 点在 B点。第二路组串 I-V 及 P-V曲线如下：模拟完成后，在 Nearshading下选择根据组件设计方式进行结论模拟，模拟报告如下：在模型中去掉高墙后保持其他条件不变的情况下再模拟对两者进行比较，结果表明有建筑时发电量约为 12020kWh，没有建筑遮挡时年发电量约为 12490kWh，建筑阴影损失发电量 470kWh，损失比例达 3.76%左右，其中冬季和秋季占的比重要大些。5.33%4.39%2.97%2.24%3.05%2.76%2.47%2.89%2.91%4.39%6.10%6.47%0.00%1.00%2.00%3.00%4.00%5.00%6.00%7.00%00.20.40.60.811.21.41 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12有建筑物遮挡月发电量（ kwh）无建筑物遮挡月发电量（ kwh）遮挡造成的发电量损失比例综上：有如下重要结论1、在光伏方阵存在遮挡的情况下，当遮挡面积不大以致旁路二极管未导通的情况下：组串的 MPP点电压及电流相较无遮挡情况下的 MPP点电压及电流，电压高，电流低。当遮挡面积较大致旁路二极管导通的情况下：组串的 MPP点电压及电流相较无遮挡情况下的 MPP点电压及电流，电压低，电流低。2、建筑物遮挡导致的发电量损失在 3.67%左右，且秋季、冬季占的比重大一些。针对以上第一条结论，滕州阳光房 11kWp 项目发电量异常问题以验证，且根据此结论进行处理异常得以消除：该电站终端提报发电量异常， 观察逆变器参数， 可清晰看到第二路组串相较第一路电压明显偏高， 电流偏低。 初步判断为第二路组串存在遮挡， 且二极管未导通。 导致第二路组串 I-V 曲线出现双峰， MPP点偏移。逆变器在局部范围内找到 I-V 曲线极大值点，且此点在正常I-V曲线峰值点的右侧。故电压高，电流低。技术人员到现场找到第二路组串安装位置， 发现组件上方存在遮挡。如下：将遮挡组件移开后， 逆变器显示两路组串 MPPT电压及电流参数基本一致，电站工作正常。