討論太陽能光伏發電效率影響因素

雷艷娜

摘 要：伴隨經濟的不斷進步，人們的意識也在發生著很大變化，這主要體現在人們越來越重視開發新能源，以解決現在存在著的環境污染和能源短缺的問題。在開發新能源的時候，太陽能成為了重要的新能源，因此就出現了太陽能光伏發電，但是很多的影響因素，阻礙著太陽能的光伏發電效率。

關鍵詞：太陽能；發電效率；影響因素

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

在人們對能源需求急劇增加,而化石能源日益匱乏的背景下,開發和利用太陽能等可再生能源越來越受到重視。世界各國政府紛紛把充分開發利用太陽能作為可持續發展的能源戰略決策,其中光伏發電最受矚目。太陽能光伏發電是新能源的重要組成部分,被認為是當前世界上最有發展前景的新能源技術,各發達國家均投入巨額資金競相研究開發,并積極推進產業化進程,大力幵拓市場應用。太陽能的利用雖然是無地域限制,隨處可得,但目前光伏發電效率偏低是光伏發電大規模推廣應用的瓶頸,因此如何最大限度地利用光伏陣列所產生的能量是關鍵問題所在。

1、太陽能光伏發電系統的工作原理

基本工作原理：利用光生伏打效應原理制成的太陽能電池將太陽輻射能直接轉換成電能的發電系統。白天，當太陽光照在光伏電池組件時，在半導體的P-N結上，會形成新的極性相反的電子—空穴對，這些載流子在P-N結中電場的作用下，空穴和電子分別發生移動形成電路，從而獲得能量。產生的能量分為兩部分：一部分供給負載工作，另一部分給蓄電池充電。當沒有陽光時，這是光伏電池就無法工作，給負載供電的任務就由蓄電池來完成。

2、太陽能光伏發電的優缺點

利用太陽能進行發電具有很多其他能源開發沒有的優點，首先，太陽能是無處不在的，在世界的任何地方都是有太陽光的存在的。其次，太陽能發電想比較其他能源來說，它是沒有污染的，這樣是符合現在世界各國的可持續發展的戰略的。最后，太陽能發電的可利用時間是非常的久的。但是太陽能光伏發電還是存在著一些缺點的，太陽能發電就一定離不開太陽光，但是有些地區的時間周期是非常的短的，一天內太陽光的照射時間是非常的短的，而且太陽能光伏發電還受到氣象條件的制約，有些地區是常年陰雨的這樣就不利于太陽能發電。

3、影響太陽能光伏發電效率的因素

3.1自然條件的影響

光伏發電效率會受到輻射量、太陽高度角和地理緯度、大氣透明度、海拔高度和日照時數等自然因素的影響。太陽高度角越大，天氣越晴朗，日照時間越長則輻射量越大，因此光伏組件吸收的太陽能越高，發電量越大

日照時數的影響

日照時數也是影響地面太陽能的一個重要因素。一般日照時間長，地面所獲得的太陽總輻射量就多。

3.2逆變器整機效率對發電效率的影響

大功率的逆變器在滿載時，效率必須在百分之九十以上。特別是在低負荷下供電時，仍須有較高的效率。逆變器效率的高低對太陽能光伏發電系統提高有效發電量和降低發電成本有重要的影響。光伏發電系統專用的逆變器在設計中應特別注意減少自身功率損耗，提高整機效率。所以為了提高輸出效率，并網逆變器應具有最大功率點跟蹤控制功能，隨時跟隨太陽能輻射能力而變化。此外還能根據日出、日落條件的不同自動進行開與關。

3.3最大功率峰值跟蹤對發電效率的影響

輸入的直流功率取決逆變器工作在光伏陣列的電流-電壓曲線上的哪一個點上。理想狀態下，逆變器應工作在太陽能光伏陣列的最大功率峰值上。最大功率峰值在一天內是不同的，主要是由于環境的作用，如太陽光的輻射和溫度，但逆變器通過一個具有最大功率峰值跟蹤的運算器來直接與光伏陣列相連，達到能量轉移的最大化。最大功率峰值跟蹤的最大效率可以定義為在定義的一段時間內逆變器從太陽能陣列獲得的能量與理想狀態下的最大功率峰值跟蹤從太陽能陣列獲得的能量的比率。許多最大功率峰值跟蹤的運算法是建立在不同的基礎上的，其參數有增量電導、寄生電容、恒定電壓、電壓的溫度修正和模糊邏輯控制等。盡管如此，這種運算還是有些局限的地方，這將使最大功率峰值跟蹤的效率在某些特定條件下有所降低。在非常低的太陽光輻射下，功率曲線變得非常平滑，找到最大功率峰值變得非常困難。

3.4大氣透明度和海拔高度的影響

大氣的透明度是太陽光透過大氣的一個參數，在天空晴朗的時候，大氣的透明度就非常的高，太陽光對于地面的輻射就會強一些，反之則少；海拔高度越高時，空氣就越稀薄，大氣透明度就越大。因此海拔越高，太陽輻射能量也就越大，這些地區就更加適合開發太陽能光伏發電。

4、提高光伏發電效率面臨的問題

4.1自動跟蹤屬于提高有效接受面積方法,它通過調節太陽能電池板相對于太陽光的角度,使太陽能電池板時刻與太陽光保持垂直角度,從而實現太陽能電池板時刻都處于最大的發電潛力。因此尚效的自動跟蹤系統是提局光伏系統效率的關鍵的第一步。國內外太陽能跟蹤器的研究現狀表明,都經歷了從單軸到雙軸、從單一模式到雙模式的發展歷程,其目標均是追求準確跟蹤太陽位置,獲得盡可能多的太陽能,因而出現了許多雖然跟蹤精度高但價格昂貴的跟蹤器。利用光敏元件形成的跟蹤控制,成本低,精度對于光伏發電也能滿足。但是這種系統對弱光不敏感,在較強的光照條件下才能跟蹤。

4.2光伏系統的效率有賴于最大功率點跟蹤(MPPT)控制,然而在局部陰影情況下,光伏陣列的電壓-功率曲線呈現多個峰值點,這給常規的MPPT算法(如爬山法、擾動觀察法和導納增量法等)提出了巨大的挑戰,因為在局部陰影情況下,常規MPPT算法容易陷入局部極值點,而非最大功率點。因此采用有效的多峰MPPT算法使得光伏系統無論在有無局部陰影情況下,都能工作在最大功率點可大大提高系統效率。

4.3光伏陣列在實際運行中,太陽能電池組件的性能,無論是個體或陣列,往往受到多種因素的不利影響,包括叢云、樹木、煙肉、設備或其他結構的陰影,積聚的灰塵、模塊表面的樹葉或雜物或與其模塊本身有關的質量問題等。處于局部陰影中的集中式系統整體輸出功率能力嚴重下降,假如串聯中某個電池發生故障,有時會導致整個電池組失效。有研究表明,系統中的每個組件若無法同時達到最大功率點,只要有10%的陣列面積被遮擋,系統的總發電量會下降50%。進行局部陰影情況下太陽能發電效能的研究是非常必要的,有助于全面清晰了解發生局部陰影情況下陣列的工作狀態。

結語

太陽能是一種取之不盡、用之不竭的自然能源，我國擁有非常豐富的太陽能資源，太陽能資源豐富，而且它對環境無任何污染，解決好影響太陽能光伏發電效率的問題，使太陽能得到充分的利用，太陽能會成為滿足可持續發展需求的理想能源之一。對出現的問題找到合理的解決措施就可以使得太陽能發電更好的為我國的經濟發展做出貢獻。

參考文獻

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