該團(tuán)隊(duì)使用 Python 建立了一個(gè)公用事業(yè)規(guī)模的光伏電站模型，并研究了不同的重新配置策略和降級(jí)模式，并對(duì)印度和美國(guó)的項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)可行性進(jìn)行了分析。
該組織表示：“在幾種可能的情況下，重新配置可能是發(fā)電廠運(yùn)營(yíng)商利用現(xiàn)有組件提高發(fā)電量的唯一選擇。” “在本文中，重新配置被定義為改變連接到一個(gè)串監(jiān)控箱 (SMB) 的某個(gè)模塊內(nèi)光伏組件的電氣位置，以增強(qiáng)整個(gè)光伏陣列的性能。相同的過(guò)程可以重復(fù)應(yīng)用于連接到其他 SMB 的其他模塊，從而提升中央逆變器或整個(gè)發(fā)電廠的性能。”
模擬的公用事業(yè)規(guī)模電站基于315 W模塊，其中30個(gè)模塊串聯(lián)，總功率為9.45 kW。另有10塊面板并聯(lián)連接到SMB，總功率達(dá)94.5 kW，而10塊SMB連接到中央逆變器，總功率達(dá)945 kW。公用事業(yè)規(guī)模電站擁有30臺(tái)此類(lèi)逆變器，總裝機(jī)容量為28.35 MW。
不同的降解
最初，研究人員研究了兩種性能下降模式。第一種是分流電阻 (Rsh) 的降低，這通常是由炎熱潮濕氣候下的電位誘導(dǎo)衰減 (PID) 引起的。第二種是串聯(lián)電阻 (Rs) 的增加，這通常是由于腐蝕、互連衰減或焊料粘合問(wèn)題造成的。在這兩種情況下，團(tuán)隊(duì)都嘗試通過(guò)將相似的組件組合成新的串來(lái)重新配置系統(tǒng)。然而，這種方法只在第一種情況下取??得了改善(2.72%)，而在第二種情況下性能反而下降(-0.64%)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，該團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于電流非均勻減小的情況，例如涉及PID中Rsh退化的情況，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)重新配置在這些情況下具有潛力。針對(duì)擬議的場(chǎng)景，概述了六種不同的策略，分別稱(chēng)為C1、C2、C3、C4、C5和C6，它們的成本負(fù)擔(dān)各不相同?？傮w而言，C6需要重新配置10%的模塊，C5需要20%，C4需要40%，C1需要50%，C2需要80%，C3需要90%。
該小組解釋說(shuō)，策略 C1 要求從每個(gè)串中挑選出排名前 15 個(gè)模塊并創(chuàng)建新的串;而策略 C2 將每個(gè)串分成 5 組，每組 6 個(gè)模塊，并按所有 10 個(gè)串生成的所有組的平均填充因子 (FF) 的降序?qū)@些組進(jìn)行校準(zhǔn)。此外，策略 C3 將串分成 10 組，每組 3 個(gè)模塊，并按所有 10 個(gè)串生成的所有組的平均填充因子的降序?qū)@些組進(jìn)行排序。此外，策略 C4、C5 和 C6 的模塊值以及所需的模塊交換次數(shù)均不同。
結(jié)果
分析顯示，C6策略使性能提升了0.3212%，而C5和C4分別提升了0.9899%和2.4053%。C1策略提升了2.713%，C2和C3分別提升了3.65%和3.7923%。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，在組件成本較低的情況下，那些需要不同組件更換率的策略更為可行。
“如果30 x 10陣列中所有組件都要更換位置，則需要進(jìn)行150次更換，只需10個(gè)人，一天即可完成，”學(xué)者們表示。“假設(shè)印度的人工成本為每小時(shí)0.74美元，美國(guó)為每小時(shí)7.25美元，每天工作8小時(shí)，那么印度更換每個(gè)組件的人工成本為每組件0.198美元，美國(guó)為每組件1.93美元。因此，100個(gè)人大約可以在一個(gè)月內(nèi)重新配置整個(gè)28.35兆瓦的發(fā)電廠。”
基于這些發(fā)現(xiàn)，研究團(tuán)隊(duì)得出結(jié)論，當(dāng)滿(mǎn)足一些關(guān)鍵條件時(shí)，例如模塊IV級(jí)樣品較少、人工成本低以及投資回報(bào)期短，重新配置可能具有經(jīng)濟(jì)意義。研究小組總結(jié)道，當(dāng)存在單元裂紋或膠結(jié)造成的永久性污染時(shí)，重新配置也是可行的。
其研究成果發(fā)表在《太陽(yáng)能》雜志上，題為“通過(guò)重新配置光伏模塊提高退化光伏電站性能的可行性” 。
