(湖北省漳河工程管理局，湖北 荊門 448156)

目前，有關水面光伏的論文大多集中于前瞻預測、理論分析、系統(tǒng)規(guī)劃等，對于實際工程中的運行優(yōu)化及參數(shù)選擇等問題則涉及較少。本文以一項實際水面光伏工程為基礎，對不同條件下獲得的水面光伏和地面光伏真實發(fā)電量數(shù)據(jù)作出分析對比，在此基礎上進行差異化及比較分析，得出水面光伏及地面光伏運行的參數(shù)選擇優(yōu)化方案，為后期有關項目建設計劃提供理論支撐，同時為水面光伏發(fā)電領域提供詳實試驗數(shù)據(jù)參考。

1 水面光伏工程概況

1.1 工程背景介紹

湖北漳河新能源有限公司位于湖北荊門漳河水庫河畔的漳河國有林場，2015年9月，該公司完成10MW地面光伏項目建設并投入生產(chǎn)，2016年公司進一步有效利用水面資源，大力發(fā)展清潔能源。但由于光伏發(fā)電行業(yè)無詳細水面光伏發(fā)電效率相關資料，無法大規(guī)模投入建設，故9月在地面光伏周邊水域投建90kW水面光伏試點項目，分為5°和27°陣列各45kW。

1.2 工程概況介紹

漳河水面光伏和地面光伏工程地理位置見圖1，現(xiàn)有90kW水面光伏發(fā)電系統(tǒng)是基于漳河10MW地面光伏發(fā)電系統(tǒng)運行的。水面浮體采用φ300PE管聯(lián)體敷設，浮體占水域面積為1600m2，結(jié)構(gòu)尺寸長、寬各為40m。光伏板采用南京某公司生產(chǎn)的組件，其布置方式分為兩部分：其中5°光伏陣列8個，共45kW；27°光伏陣列8個，共45kW。分別接入2臺匯流箱，匯流后采用YJV2×70電纜接入現(xiàn)有地面光伏6號逆變箱的6-1/6-2逆變器空支路，并入地面光伏系統(tǒng)。通信支撐系統(tǒng)采用匯流箱與逆變器通信對接，通過后臺監(jiān)控進行采集，水面光伏的數(shù)據(jù)采集基于地面數(shù)據(jù)庫，而獨立設置的水面光伏數(shù)據(jù)庫，用于監(jiān)視水面光伏5°、27°發(fā)電功率及發(fā)電量。

2 光伏工程系統(tǒng)參數(shù)

2.1 光伏組件參數(shù)

1.2中介紹的光伏工程中使用的光伏組件參數(shù)見表1。

表1 光伏組件參數(shù)

2.2 浮體及支架參數(shù)

光伏工程中浮體及支架參數(shù)見表2。

表2 浮體及支架參數(shù)

3 實驗結(jié)果及分析

為了獲得較為真實的實驗數(shù)據(jù)，實驗對照物選取臨近水域地面光伏陣列，容量為45kW。記錄水面5°與27°、地面27°與水面27°光伏陣列在同等氣候、同等功率、同緯度、同等時間等條件下的發(fā)電量數(shù)據(jù)，然后在此基礎上進行差異化分析。為了確保實驗數(shù)據(jù)的真實性，分別從2017年和2018年起對各陣列運行數(shù)據(jù)進行分析。

3.1 工程統(tǒng)計結(jié)果

首先統(tǒng)計了2017—2018年度45kW各類光伏陣列工程以年為單位的發(fā)電量，見圖2和圖3。

圖2 2017年度漳河45kW各類光伏陣列年發(fā)電量示意圖

圖3 2018年度漳河45kW各類光伏陣列年發(fā)電量示意圖

3.2 工程結(jié)果分析

3.2.1 同等條件下水面光伏在不同角度下的對比

2017年，45kW水面27°組件發(fā)電量比5°組件發(fā)電量多出1098.592kW·h，相當于27°比5°水面光伏平均多出24kW·h/kW。

2018年，45kW水面27°組件發(fā)電量比5°組件發(fā)電量多出2559.46kW·h，相當于27°比5°水面光伏平均多出56kW·h/kW。

從2個年度平均結(jié)果來看，全年水面光伏在同一緯度下，27°要比5°發(fā)電量多出1829kW·h，相當于27°水面組件比5°水面組件每千瓦多發(fā)40kW·h左右。

3.2.2 同等條件下水面光伏和地面光伏的對比

2017年，45kW地面27°發(fā)電量比水面27°發(fā)電量多出1813.7983kW·h，相當于地面光伏組件發(fā)電量比水面光伏發(fā)電平均多出40kW·h/kW。

2018年，同樣全年地面27°比水面27°發(fā)電量多出1226.17kW·h，地面比水面平均多出每千瓦13kW·h。在全年中，4、5、6、8、9月份水面略高于地面，其他月份均低于地面。

從2個年度平均結(jié)果來看，全年地面光伏27°要比水面光伏27°發(fā)電量多出1520kW·h，相當于地面組件比水面組件每千瓦多發(fā)33.7kW·h左右。同時，全年中會出現(xiàn)二、三季度水面光伏發(fā)電量略優(yōu)于地面光伏，約占全年差異總和20%左右。

4 結(jié) 語

綜合以上分析可得出以下結(jié)論：

水面光伏的全年發(fā)電量與布置方式有一定關系，

不同布置方式會導致發(fā)電量存在較大差異。同功率、同緯度、同角度地面光伏發(fā)電量要優(yōu)于水面光伏。

綜合2年平均值來看，地面27組件比水面27°組件每千瓦多發(fā)33.7kW·h左右。主要原因為兩者存在高程差異問題，從日運行數(shù)據(jù)來看，地面光伏組件的發(fā)電起始時間要早于水面光伏，傍晚停止時間要晚于水面光伏，故在發(fā)電量上優(yōu)于水面光伏發(fā)電量。

從月數(shù)據(jù)來看，每年的二、三季度的4、5、6、8、9月份中會出現(xiàn)水面和地面發(fā)電量持平或水面高于地面的情況，造成這種情況的因素諸多，主要因素是水面光伏環(huán)境溫度要低于地面光伏，故發(fā)電效率偏高，但偏高比例占全年差異值總和20%左右，從2年度運行數(shù)據(jù)可以證實。

此次實驗結(jié)果是在漳河特定的地理位置、設備布置方式，特定的環(huán)境條件以及不同電量的計量和數(shù)據(jù)采集方式下得出的，并未有足夠的適用性。同時必須指出，本數(shù)據(jù)也可能受其他未考慮或非參數(shù)設置方面的因素影響，以上結(jié)論僅基于此統(tǒng)計結(jié)果得出，僅供部分參考。