海岛环境对光伏发电系统的影响

PID现象表现为在高温高湿环境下，高电压流经太阳能电池单元便会导致其输出下降的现象，实质上是玻璃、封装材料之间存在漏电流，大量的电荷聚集在电池片表面，使得电池板表面的钝化效果恶化，导致光伏组件的FF, Isc, Voc等参数值降低，使组件性能低于设计标准，PID效应可能是组件严重退化的主要原因。

虽然从外观上看不出任何与PID效应相关的问题，但是由此而引起的组件功率衰减却不容忽视，最大时超过50%。

到目前为止，引发电光伏组件PID效应的原因仍然不是十分明确，但是能确定的是：与通常的情况比较，海岛“高温、高湿、高盐”气候条件肯定会使光伏组件PID衰减速度加快。因此，在海岛环境下，使用的光伏组件必须经过专门的处理或者选择特殊类型的组件。

光伏支架采用金属材料，本身就存在腐蚀作用，而在海岛环境使用的光伏支架长期暴露在“三高”环境中，从而使光伏支架腐蚀呈现出速度快、程度重的特点。

在海岛环境环下，光伏组件支架的腐蚀主要发生在支架主材、主材与连接件和连接件之间，表现为支架表面的锈、浮锈、氧化皮和螺丝螺母的锈蚀等，按照其形成机理主要可以分为两类：

（1）电化学腐蚀

在海岛环境下，电化学腐蚀主包括以下3种：

1）两种不同成分的金属接触时，电势较低的金属成为阳极发生腐蚀；

2）由于支架表面腐蚀产生的氧化皮的电极电位比主材钢铁要高，成为阴极，主材本身成为阳极而发生腐蚀；

3）由于支架表面涂层会有微孔存在，空气中的盐雾和水可以穿过涂层产生电化学腐蚀，产生氧化铁系列产物和氢气，从而使涂层鼓起脱落。

（2） 化学腐蚀

    在海岛环境中，光伏支架的化学腐蚀主要是由支架使用的金属材料与空气中的氧化、水直接接解所引起的，如在光伏支架表面形成腐蚀物（如氧化皮），过程无电流产生。

海岛环境下，空气中高浓度的盐度和水份为金属材料腐蚀提供了充足的条件，另外由于海岛平均气温高使金属离子运行速度加快等因素，进一步加剧了在海岛使用光伏支架的腐蚀问题。

光伏组件在使用过程中如果受光面被局部遮挡，被遮挡的光伏电池部分因光生电流减少而相当于反向二极管，成为同一串列中其它未被遮挡光伏电池的负载，并被施以了较高的反向偏置电压，并以热能的形式消耗掉部分功率，形成所谓的“热斑效应”，这种效应不但使光伏组件的性能和输出功率受到严重影响，还会将导致光伏电池本身受损，缩短组件使用寿命。

在海岛环境下，众多因素会造成光伏组件的局部遮档，如鸟粪、盐雾的结晶、树叶、灰尘、建筑物和其它污渍等，从而使海岛光伏组件发电系统效应造成严重影响。与大陆相比，以下三种类型的遮挡成为影响海岛光伏发电系统效率的重要原因。

（1）鸟类的粪便

海洋上鸟类种类繁多、数量庞大，而它们的栖息地却很少，海岛成为了海洋岛类主要的栖息地，由此而产生的大量海鸟粪便成为了光伏组件的遮挡物。

（2）盐雾的结晶

由于海水的运动形成了大范围盐雾，导致海岛空气中含盐浓度比大陆和海边高得多，这不仅对光伏发电系统中的含有金属材料的设备具有腐蚀作用，还会伴随着温度和空气中水份蒸发的变化在光伏组件的表面（包括上表面和下表面）析出大量的晶体盐，严重影响到了光伏组件的受光强度和发电效率。

（3）建筑物的遮挡

海岛陆地资源稀缺，各种类型的设施设备繁多，可为光伏发电利用的陆地资源更是有限，光伏组件周围很有可能存在较高的建筑物和设施设备，如楼房、信号发送和接收塔、各种类型的天线、风力发电机组等，一旦设计规划不合理就有可能会造成光伏组件的遮挡，从而影响到光伏发电系统的效率。

目前，在海岛的光伏发电系统设计时，较多地存在相设计容量不合理的情况，为了实现系统的独立供电，忽略了后备电源柴油发电机的作用，在设计和投入时用很大代价来应对系统可能出现的极端情况，而在实际应用中这些极端情况却是很少发生，甚至在光伏系统使用寿命内都从未出现过，只是在历史数据中提到过，从而造成了很大浪费。

另外，在海岛光伏发电系统中还可能由以下两方面原因导致系统的浪费。

（1）数据缺乏及失真

海岛远离大陆，多数地方气象资料缺失不全、甚至没有，系统设计时采用数据均来自于互联网或者以周围靠近的区域作为参考，具有一定的误差。据目前投入使用的光伏系统来看，实际太阳能资源数普遍要好于互联网提供的数据，误差一般在10%左右，如果按照实际情况则可能节省大量的投入。

（2）负荷分析

海岛光伏系统设计时，负荷情况往往由使用人员提出，为了确保自身的供电可靠性，使用人员提供数据具有一定的夸大性，使用系数过高，导致设计人员掌握的负荷情况失真，而在使用过程中出现弃光的现象，从而造成浪费。

光伏发电是解决边远海岛供电难题的有效措施，提高光伏发电系统效率和性价比是光伏发电在海岛推广应用的必然要求，必须做到科学布局、合理设计、有效防腐、定期维护，才能充分发挥出光伏发电在海岛应用的优势。

явление PID проявляется в том, что при высокой температуре и влажности прохождение через солнечные батареи большого напряжения может привести к понижению выходов, главным образом из - за тока утечки между стеклом и герметизированным материалом, концентрации большого количества зарядов на поверхности пластины батареи, что приводит к ухудшению пассивации поверхности пластины батареи и снижению значений эталона FF, Isc, Voc и т.д.  эффект PID может быть главной причиной серьезной деградации компонентов. 





 Хотя по внешнему виду не было выявлено никаких проблем, связанных с эффектом PID, вызванное этим ослабление мощности сборки не должно игнорироваться, а Максимальная продолжительность - более 50%. 





 до сих пор причины, побуждающие к воздействию PID на электрические фотоэлектрические сборки, остаются неясными, однако можно утверждать, что климатические условия на острове « высокая температура, высокая влажность и высокая соленость», несомненно, ускорят процесс истощения фотоэлектрических компонентов.  Таким образом, в морской среде острова используются фотоэлектрические компоненты, которые должны быть специально обработаны или выбраны для конкретных типов компонентов. 



 фотоэлектрические крепи, использующие металлические материалы, сами по себе имеют коррозионное воздействие, а фотоэлектрические крепи, используемые в окружающей среде острова, подвергаются продолжительному воздействию в условиях "трех высот", что позволяет быстро и в большой степени коррозии фотоэлектрических крепей. 





 в окружающей среде острова, травление опоры фотоэлектрических компонентов происходит в основном между основной материал крепи, основной материал и соединительные узлы и соединительные части, проявляется в поверхности кронштейна ржавчина, плавающая ржавчина, окислительная кожа и отвертка ржавчины, в соответствии с их образованием механизм можно разделить на две основные категории: 



 1) электрохимическая коррозия 





 в среде острова электрохимическая коррозия включает в себя следующие три вида: 





 1) при соприкосновении металла с двумя различными компонентами металл, имеющий меньший потенциал, подвергается коррозии на аноде; 



 2) электродный потенциал окалины, возникающий в результате коррозии поверхности опоры, выше, чем основной металл стали, катод, основной материал сам по себе является анодом коррозии; 



 3) поскольку покрытие поверхности кронштейна имеет микроскопическое отверстие, солевой туман и вода в воздухе могут пересекать покрытие, чтобы вызвать электрохимическую коррозию, производя продукты серии оксидов железа и водорода, в результате чего барабан покрытия отсоединяется. 





 2) химическая коррозия 





 в условиях острова химическая коррозия фотовольтных крепей вызвана главным образом окислением металлического материала, используемого в крепи, и окислением в воздухе, прямым попаданием воды, например образованием коррозии на поверхности фотоэлектрических крепей (например, окислительной оболочки), а также отсутствием тока в процессе. 





 высокие концентрации солености и воды в воздухе обеспечивают достаточные условия для коррозии металлических материалов, а также усугубляют проблему коррозии при использовании фотоэлектрических крепей на острове, что усугубляется, в частности, высокими средними температурами на острове. 



 при использовании фотоэлектрических компонентов, если светонепроницаемые части фотоэлектрических элементов частично перекрываются фотоэлектрическими поверхностями, что соответствует обратному диоду из - за уменьшения фотоэлектрического тока, они становятся нагрузкой на другие незащищенные фотоэлектрические батареи в том же последовательном порядке и подвергаются более высокому обратному смещению напряжения, а также потребляют часть мощности в виде тепловой энергии, образуя так называемый эффект теплового пятна,  этот эффект не только серьезно влияет на производительность и выходную мощность фотоэлектрических компонентов, но и может привести к повреждению самих фотоэлектрических элементов и сокращению срока службы компонентов. 





 в условиях острова существует целый ряд факторов, которые могут приводить к локальному экранированию фотоэлектрических компонентов, таких, как птичий навоз, кристаллизация соленого тумана, листьев, пыли, зданий и других загрязняющих веществ, что серьезно сказывается на эффективности системы выработки фотоэлектрических установок на острове.  по сравнению с континентальным шельфом важными причинами, влияющими на эффективность фотоэлектрической системы острова, являются следующие три вида перекрытия. 



 1) экскременты птиц 





 В то время как морские птицы многочисленны и многочисленны, а ареалы их обитания невелики, остров стал основным ареалом обитания морских островов, в результате чего образовалось большое количество испражнений морских птиц, которые служат прикрытием для фотоэлектрических компонентов. 





 2) кристаллизация солевого тумана 





 Поскольку движение морской воды привело к образованию обширного солевого тумана, концентрация соли в воздухе острова значительно выше, чем на континентальном и морском побережье, что не только оказывает коррозионное воздействие на оборудование, содержащее металлические материалы в фотоэлектрической системе, но и сопровождается значительным объемом кристаллической соли на поверхности фотоэлектрических агрегатов, включая верхнюю и нижнюю поверхность, в результате изменения температуры и испарения влаги в воздухе,  серьезное влияние на фотоэлектрические сборки оказывает фотоэлектрическая прочность и эффективность. 





 3) ограждение здания 





 Остров обладает скудными наземными ресурсами, многочисленными видами оборудования и оборудования, а также ограниченными наземными ресурсами, которые могут использоваться для производства фотоэлектрических генераторов, и существует вероятность того, что вокруг фотоэлектрических установок будут иметься более высокие здания и сооружения, такие, как здания, вышки для передачи сигналов и приема сигналов, различные виды антенн, ветряные генераторы и т.д.  это влияет на эффективность фотоэлектрических систем. 



 В настоящее время, когда фотоэлектрическая система острова строится на основе более высокой степени неразумных проектных мощностей, а для обеспечения автономного энергоснабжения системы игнорируется роль резервных дизельных генераторов, которые расходуют значительные средства на проектирование и ввод в эксплуатацию в связи с возможными экстремальными ситуациями в системе, которые редко встречаются на практике,  даже в период эксплуатации фотоэлектрических систем не наблюдалось, о чем говорилось лишь в исторических данных, что привело к значительным потерям. 





 Кроме того, в фотоэлектрической системе острова могут быть расточительными следующие причины. 



 1) отсутствие и искажение данных 





 Остров расположен далеко от материковой части, большинство местных метеорологических данных отсутствуют или вообще отсутствуют, и при проектировании системы используются данные, поступающие из Интернета или из близлежащих районов, с определенными погрешностями.  По данным фотоэлектрических систем, которые в настоящее время используются, фактическое количество солнечных ресурсов в целом лучше, чем количество данных, предоставляемых через интернет, и погрешность, как правило, составляет около 10 процентов, а если исходить из реальной ситуации, то это может привести к значительной экономии вводимых ресурсов. 





 2) Анализ нагрузки 





 при проектировании фотоэлектрической системы острова, как правило, пользователи указывают на то, что в целях обеспечения надежности их электроснабжения они предоставляют данные с определенным завышением и чрезмерным коэффициентом использования, что приводит к искажению нагрузки, имеющейся в распоряжении проектировщиков, а также к потере света в процессе эксплуатации. 





 фотоэлектрическое производство является эффективным средством решения проблем, связанных с электроснабжением отдаленных островов, и повышение эффективности и рентабельности фотоэлектрических систем является непременным условием расширения использования фотоэлектрических генераторов на островах.