2017年新能源设备行业技术发展分析（图）

2017-10-24 06:14

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新系统集成与运维技术将进一步降低成本

单轴跟踪技术

跟踪系统是能够使太阳能电池板随时正对太阳，使太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置。

安装了跟踪系统的太阳能光伏发电系统的发电量比普通太阳能光伏发电系统高 35%左右。跟踪系统分为三种方式，平单轴跟踪、斜单轴跟踪和双轴跟踪。前两种都是使用单轴跟踪技术。

平单轴跟踪是使用最多的跟踪系统。平单轴分为南北向轴线跟踪和东西向轴线跟踪，前者的效果比后者更好。每块电池阵列有转轴，转轴安装在支架上，与地面南北方向平行。转轴由太阳跟踪控制装置控制转动并带动电池组件旋转，使电池板随太阳光运动。

平单轴跟踪的电池板垂直线与太阳光线有一个夹角，该夹角大小与安装地区纬度和季节有关，并且随着一天中太阳光线的变化而变化。平单轴跟踪系统适合安装在纬度低的地区。

斜单轴跟踪系统适合安装在高纬度的地方。斜向安装可减小电池板垂直线与太阳光线的夹角，提高电池板的效率。每块电池阵列有转轴，转轴安装在支架上，与地面有一个夹角，转轴线与地轴线基本平行。转轴由太阳跟踪控制装置控制转动并带动电池组件旋转，电池板随太阳光运动，使电池板转轴垂直面与太阳光线平行。

通常太阳能发电场有多个电池列阵，且这些电池列阵是同步运动的。每块电池板上有一个固定的柄，柄的一端与转轴连接，一端与控制连杆连接。通过这个连接方式，各个电池列阵之间由控制连杆连接实现联动。

参考中国报告网发布《2018-2023年中国新能源汽车驱动电机产业市场现状规划调查与投资前景规划预测报告》

简化来说，在三个平单轴跟踪的电池列阵中，中间的电池列阵由跟踪控制系统驱动，左右两边的电池列阵通过连杆带动同步转动。斜单轴跟踪的电池列阵同理。

图：同步驱动的斜单轴跟踪电池阵列实景图
太阳电池阵列无需精准跟踪，只需几分钟转一个角度即可，间隔以不超过每小时 15 度为合适，早上与傍晚也无需转到与地面垂直，到太阳落山再返回即可。单轴跟踪式太阳电池阵列在设计时应考虑安装的基本条件，特别是风向与风力，平单轴在遇超强风时可将电池板转向水平方向，可避免超强风损坏电池板。

斜单轴也可视方向改变电池板角度，减少电池板损坏的可能。

采用合适的背景材料能够提高双玻组件的发电量

双面组件系统相比常规组件系统的发电量的增加量与背景材料有关，不同背景材料对双面电池发电量的影响也不同。背景材料包括白漆、水泥、黄沙、草地、铝箔。其中白漆为乳胶白漆，水泥为普通水泥，黄沙为粗砂，草地为人工草坪，铝箔为铝箔玻璃钢平板。背景材料发射率越高，双面组件系统的发电量增益越高。

白漆的发射率高达 85%，使用白漆背景材料的双面组件与对比常规组件的增发比亦高达 26.5%，水泥发射率 32%，增发比也降低到 15.1%。

图：不同背景材料下双面组件对比常规组件的增发比

图：不同背景材料对双面电池发电量影响

先进的故障诊断技术

随着光伏发电技术的进步和光伏发电并网运行规模的增大，光伏电站的优化、改善和运行成本等问题严重制约了光伏发电的发展。其中光伏阵列由于占地面积大、分布广泛，容易出现光伏电池组件“裂片”、“线路老化”和“热斑现象”等故障，并网逆变器则容易出现过压、过流、功率管短路和开路等故障。

因此，光伏系统的维护和故障诊断尤为重要。光伏电站在运营过程中有三种常见的故障类型，即逆变器故障、交流输配电侧故障和直流输配电侧故障等。一般来说，光伏系统故障诊断方法包括基于电路结构法、基于数学模型法、基于电气测量法、基于智能检测法、基于红外图像分析法和基于监控系统法等。

在未来的一段时间里，多种诊断方法有机结合共同对光伏系统进行故障诊断是光伏系统故障诊断一个重要发展趋势。其中，人工智能是近年来研究的热点。

尽管人工智能被研究的时间还很短，有许多的缺陷，但是近年来，应用智能方法对光伏系统进行故障诊断的研究日益增多，取得了一些成果，这说明智能诊断方法适用于光伏系统的故障诊断，同时也是光伏系统故障诊断方法的一个新的发展趋势。高效的诊断方法，能够减少光伏电站的非正常工作时间，从而提高发电量。