文：荊樹剛 金塔縣粵水電新能源有限公司

目前國內地面集中式光伏電站進行組件安裝時，多參照晶體硅太陽電池封裝電流分檔原則進行，目的是避免安裝到系統中的組件由于電流失配引起的功率損失，最大程度的提高光伏系統的整體輸出功率。

但在實際發電過程中發現，組件安裝時的電流分檔對電站發電量的提升沒有增益。本文對電流分檔后安裝到系統中的組件，到底是提升了發電量還是無益于發電量的提升進行了研究，主要通過逆變器發電量、組件功率、開路電壓、工作電流等方面的數據進行對比分析，最終提出功率分檔的設想。

前言

光伏組件電流分檔方法，首先測量各光伏組件的工作電流，并根據測試到的工作電流，按照規定將相同電流檔位的組件放置在一起（精準到0.1A），并在鋁邊框上粘貼相應的電流分檔標簽；組件包裝時，根據鋁邊框上電流分檔標簽，相同電流檔位的裝入同一箱，并在外箱上粘貼相同的電流分檔標簽。系統安裝時，將同檔位組件按照一定的方案組裝在一條回路或一個區域中，避免不同電流檔位的組件混裝，理論上防止組件由于電流失配引起功率損失，最大程度的提高光伏系統的整體輸出功率。

現以甘肅酒泉某一30MW光伏電站為例進行說明，該電站30MW組件為同一廠家產品，匯流箱、逆變器使用陽光電源產品，數據統計至逆變器為止。



上表所列為光伏電站某一時期500kW逆變器，在設備狀況完好、天氣、環境氣溫較為穩定的條件下，采集10天的發電量的對比數據，單日單臺逆變器發電量最高與最低之間相差最大值為195.1 kWh，相差最小值為128.2 kWh，平均相差值為159.49 kWh。

此發電量偏差系常年存在的問題，根據實際發電運行統計，當無外界因素影響情況下，單臺逆變器發電量偏差在50 kWh左右為正常，若超出此范圍過大，必定是系統、設備、產品等自身原因引起。

低發電量原因排查

逆變器 全站均使用陽光電源股份有限公司生產同型號、同批次、統一配置容量為500kW逆變器，保護參數、運行參數整定一致，顯示轉換效率98%-97%之間，統一裝配250W組件2000塊，運行工況始終處于監控之中，據此可基本判定發電量偏差非逆變器原因產生。

在無專業檢測設備情況下，逆變器顯示發電量，可作為現場較為可靠的檢測數據替代使用。

直流匯流柜及匯流箱 起匯集分配電能的作用，屬非耗能設備。所屬控制開關、保險、絕緣狀況、電壓、電流等運行工況始終處于監控之中，在設備運行完好情況下不會引起發電量偏差。

輸電線路 是輸送電能的通道，性能的好壞取決于線徑、材質、接線可靠性、有無破損、極性是否正確、無短路接地情況發生。該電站輸電線路均使用銅芯導線，線徑設計保留充足的裕度，滿足發電需要無發熱現象，絕緣良好無破損情況，極性檢查正確，接線缺陷消除徹底，據此可排除線路原因。

光伏組件 光伏電站用時近一年時間，經過大量的工作排除了上述三方面原因，最終判斷導致發電量偏低的主要原因系光伏組件引起。

光伏組件導致發電量偏低的原因分析

安裝至光伏電站的組件導致發電量偏低的可能因素無外乎是外因和內因兩方面。外因主要考慮組件破損、接線盒原因及安裝的低電流檔組件較多等因素；內因只進行功率、電壓、電流等因素的分析，未涉及電池片光致衰減、電池片因素、封裝材料因素。

外因 即外界因素造成組件失效、輸出功率低下、輸電能力阻斷及低電流檔組件較多的原因。

組件破損是造成組件失效的主要原因，破損一般因外力擊打、撞擊、清掃清洗、安裝不規范造成；

接線盒原因主要有線盒密封失效、線盒與匯流條虛接、線盒內部故障導致毀損、線盒正負極連接頭故障等。

上述問題都可以通過日常巡檢、監控報警、實地檢測等方法判斷并消除，只是造成發電量偏低的個體或短暫原因，非主要原因。

是否是低電流檔組件安裝過多造成發電量的偏低呢，具體數據統計見下表：



表二統計了低發電量區域安裝組件電流分檔情況，較高電流檔C檔組件和高電流檔D檔組件安裝數量占總隨機抽查量的98%以上，可以確定低電流檔組件安裝數量不是過多，相反該區域基本安裝的都是較高及以上電流檔組件。

內因 即組件自身功率、效率、工作電壓、工作電流等因素導致的發電量偏低的原因。

首先我們對30MW光伏電站安裝組件的初始數據整體進行了統計，具體情況見下表：


通過表三可以看到，現場安裝標稱功率250W（+3%）組件12萬塊，實際出廠檢測功率分8檔即250W-257W，其中工作電壓共分4檔，工作電流共分8檔。隨著功率的逐步增大，工作電壓與電流的平均值逐步升高，也既反映出高功率組件輸出電量的能力要大于相對較低功率的組件。

其次對不同發電量區域安裝的組件進行了排查，排查數據如下： 表四



表四反的數據是對不同發電區域安裝組件進行隨即抽樣，對照原始安裝記錄按功率進行的匯總。

低發電量區域安裝組件 抽樣數量1586塊，其中250W-253W較低功率組件963塊，占總量的60.72%；254W-257W較高功率組件623塊，占總量的39.28%。

高發電量區域安裝組件 抽樣數量1159塊，其中250W-253W較低功率組件198塊，占總量的17.08%；254W-257W較高功率組件961塊，占總量的82.92%。

中發電量區域安裝組件 抽樣數量100塊，其中250W-253W較低功率組件26塊，占總量的26%；254W-257W較高功率組件74塊，占總量的74%。

通過數據的對比可以看出，造成發電量偏低的主要原因是組件功率偏低造成，即發電量偏低區域安裝的組件60%以上是較低功率組件，較高發電量區域安裝的組件只有26%是較低功率組件，超過74%的組件是較高功率組件，而高發電量區域超過82%以上是較高功率組件。

結論

［1］組件安裝時的電流分檔對電站發電量提升沒有增益。光伏電站按照組件廠電流分檔標識，分區域進行組件安裝后，并沒有起到防止組件由于電流失配引起功率損失的目的。

防止電流失配的前提條件是匹配區域的組件效率要基本相等，換句話說也就是功率要基本一致，相反現場區域匹配組件功率相差較大，為標稱功率*（+3%）之內，即最大有8瓦的差距。所以，失去了上述前提條件，電流分檔也就失去意義和作用。

［2］組件安裝時的電流分檔造成了不同功率組件的混裝。組件廠是對標稱功率*（+3%）的組件統一電流分檔后裝箱，這就造成了同電流檔的250W-258W的組件混裝，最終導致現場組件安裝后的功率混裝。

［3］電池片封裝時的電流分檔原則不適用于電站組件的安裝。電池串聯時，兩端電壓為各單體電池中電壓之和，電流等于各電池中最小的電流；并聯時，總電流為各單體電池電流之和，電壓取平均值。常見的組件一般為串聯結構，若在串聯的正常電池中混入一片低電流的電池，根據電流取小原則，組件的輸出電流由這片最小電池的電池決定，組件的輸出功率會降低，造成較高的封裝損失。要減少電池匹配損失獲得最大的輸出功率，首先是選擇同等效率的電池片，其次再把開路電壓和短路電流性能相近的單片電池分選出來，然后采用Iap工作電流分檔方式進行封裝成組件，防止電池失配情況的發生。

組件安裝后匯集電能的串、并聯方式，相當于電池片封裝時的串、并聯結構，但缺乏了選擇相同或相近電性能參數組件的過程。

［4］組件功率一致的前提下，良好的匹配才能獲得較高的電能輸出。功率不一致組件混裝在一起，高功率的組件在發電，低功率的不是在發電，而是在耗電，高功率的組件產生的電能在低功率組件那里被消耗了。

撰稿人：荊樹剛

現場配合：楊吉洲

2014-8-15