影响光伏组件发电性能的因素分析毛卫平杨欣张群芳冯勇国电光伏
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光伏发电系统的发电效率与功率衰减分析随着环境保护意识的增强和可再生能源的发展,光伏发电系统作为一种清洁能源的代表在近年来得到了广泛的应用。
然而,光伏发电系统在实际运行中存在一定的发电效率和功率衰减问题,这不仅影响了系统的经济性和可靠性,还制约了其进一步推广和应用。
因此,对光伏发电系统的发电效率和功率衰减进行深入的研究和分析,对于提高光伏发电系统的性能具有重要意义。
一、发电效率分析发电效率是衡量光伏发电系统性能的重要指标之一。
光伏发电系统的发电效率主要受到以下几个因素的影响:1. 光照强度:光伏发电系统的主要能量来源是太阳辐射,因此太阳光的强度直接影响着系统的发电效率。
在充足的光照条件下,光伏电池的发电效率较高,而在光照较弱或遮挡光照的情况下,光伏电池的发电效率会大幅降低。
2. 温度:光伏电池在工作过程中会产生热量,高温会导致光伏电池的发电效率下降。
一般来说,光伏电池的温度越高,发电效率就越低,因此需要进行合理的温度控制和散热装置的设计。
3. 光伏电池类型和质量:不同类型和质量的光伏电池具有不同的发电效率。
目前市面上常见的光伏电池有单晶硅、多晶硅和非晶硅等,其中单晶硅光伏电池的发电效率相对较高,但成本也较高。
二、功率衰减分析光伏发电系统的功率衰减是指系统在使用一段时间后,发电功率出现下降的现象。
主要原因包括:1. 光伏电池老化:光伏电池在长期工作的过程中,会逐渐老化,导致发电效率下降。
这是由于光伏电池内部材料的晶格结构发生变化而引起的,可以通过定期更换老化严重的光伏电池来解决。
2. 面板污染:光伏发电系统中的面板表面容易积累灰尘、污垢等杂质,这会降低光的透过率,进而影响发电效率。
定期对面板进行清洁可以有效提高系统的发电功率。
3. 线路损耗:光伏发电系统中的电缆和连接器等元件会因为线路电阻和接触不良等原因导致功率损耗,进而导致系统的发电效率下降。
因此,选择合适的线缆和连接器并确保接触良好,能够减小线路损耗。
光伏组件发电效率影响因素分析摘要:光伏背板产品不但要保证功能、性能、环境适应性和可靠性要求,还要保证将电池组件运行过程中积聚的热量充分利用或散失。
本文主要对光伏组件发电效率影响因素进行分析。
关键词:光伏组件;发电效率;影响因素引言在全球能源短缺且愈加昂贵的背景下,中国电力正朝着高质量与绿色低碳方向发展。
光伏发电是未来新能源的重要发展对象之一,也是下一代电力的重要组成部分。
为满足超高压光伏并网系统电压需求,通常需要将一定数量的光伏组件进行串联提高输出电压。
1光伏组件发电效率影响因素分析1.1太阳辐照强度对于光伏组件而言,光源的直接影响主要体现在组件在单位面积内能够接收到的有效辐照度。
而光源本身的稳定性、不均匀性、光谱分布等因素也会对光伏组件发电效率产生影响。
但相对于诸多因素,综合反映在光伏组件发电效率方面,可以光强概而论之。
1.2组件温度对于光伏发电而言,温度是影响其发电效率的重要因素之一,组件的输出电流和电压还有相应的输出功率都会随温度的变化而变化,温度的升高会引起光伏电池发电效率下降,电池板温度是确定温度折减系数的必要条件。
晶体硅太阳电池是光伏发电的主要设备由于硅材料自身的物理特性,温度上升会引起开路电压和填充因子下降,进而导致输出电功率的下降。
根据实验室测定,对于一般晶体硅太阳电池,温度影响系数γ介于-0.35%~-0.5%之间,即在标准测试温度以上,温度每升高1℃,太阳电池的发电效率下降0.35%~0.5%。
2光伏组件发电优化2.1显著性特征融合的热红外图像光伏组件热斑检测由于社会与经济的迅速发展,对能源的需求日益增长,而传统的化石资源也对环境造成了巨大的污染,人类面临的能源危机越来越严重。
目前,人们所能够使用的最洁净能源主要包括太阳能、风力、水力、潮汐能等,其中太阳能以其零环境污染、可再生、资源丰富的特点受到研究者的青睐。
光伏组件作为整个光伏发电系统的基本发电单元,其质量对光伏系统发电效率有着显著影响。
影响太阳能光伏发电效率的因素有哪些在经济和社会的发展过程中,面临着非常大的难题,就是能源短缺的问题。
在以前的经济发展的过程中,人们对于能源的开发和使用并没有一个度的认识,认为能源是源源不断的,可是在现在,人们又不得不为过度的开发能源进行弥补的工作。
过去的经济建设中还存在着环境的污染和生态破坏的问题,所以现在发展新能源成为了促进经济发展的重点。
太阳能作为一种新能源而且还是一种可再生的能源受到了人们的关注,在使用太阳能的过程中不会对环境造成太多的破坏,而且这种能源是可以循环利用的。
但是在太阳能的光伏发电的过程中会出现很多的因素对发电的功率进行影响。
一、太阳能光伏发电的发电原理太阳能的光伏发电系统是由非常多的部件组成的,这其中包括太阳能的电池、电池的充和放电的控制器,计算机的监控设备和蓄电池以及一些辅助的设备。
太阳能的光伏发电的原理主要是利用阳光的照射,在阳光照射太阳能电池的表面的时候,太阳光中的光子就会被太阳能电池的硅材料吸收,这样光子的能量就会通过硅原子使得太阳能电池内的电子发生变化。
在太阳能电池与外部的电路相连接的时候,就是产生一定的输出功率,交大蓝天光伏发电系统就是一个光能转化为电能的过程。
太阳能电池连接着蓄电的电池组,这样就可以将光能转化为电能的能源储存起来。
进而通过电能的输送装置输送到电网中,以便人们使用。
二、太阳能光伏发电的优缺点利用太阳能进行发电具有很多其他能源开发没有的优点,交大蓝天张海兵认为太阳能是无处不在的,在世界的任何地方都是有太阳光的存在的。
其次,太阳能发电想比较其他能源来说,它是没有污染的,这样是符合现在世界各国的可持续发展的战略的。
最后,太阳能发电的可利用时间是非常的久的。
但是张海兵不否认太阳能光伏发电还是存在着一些缺点的,太阳能发电就一定离不开太阳光,但是有些地区的时间周期是非常的短的,一天内太阳光的照射时间是非常的短的,而且太阳能光伏发电还受到气象条件的制约,有些地区是常年阴雨的这样就不利于太阳能发电。
1.太阳能资源在光伏电站实际装机容量一定的情况下,光伏系统的发电量是由太阳的辐射强度决定的,太阳辐射量与发电量呈正相关关系。
太阳的辐射强度、光谱特性是随着气象条件而改变的。
2.组件安装方式同一地区不同安装角度的倾斜面辐射量不一样,倾斜面辐射量可通过调整电池板倾角(支架采用固定可调式)或加装跟踪设备(支架采用跟踪式)来增加。
3.逆变器容量配比逆变器容量配比指逆变器的额定功率与所带光伏组件容量的比例。
由于光伏组件的发电量传送到逆变器,中间会有很多环节造成折减,且逆变器、箱变等设备大部分时间是没有办法达到满负荷运转的,因此,光伏组件容量应略大于逆变器额定容量。
根据经验,在太阳能资源较好的地区,光伏组件:逆变器=1.2:1是一个最佳的设计比例。
4.组件串并联匹配组件串联会由于组件的电流差异造成电流损失,组串并联会由于组串的电压差异造成电压损失。
CNCA/CTS00X-2014《并网光伏电站性能检测与质量评估技术规范》(征求意见稿)中:要求组件串联失配损失最高不应超过2%。
5.组件遮挡组件遮挡包括灰尘遮挡、积雪遮挡、杂草、树木、电池板及其他建筑物等遮挡,遮挡会降低组件接收到的辐射量,影响组件散热,从而引起组件输出功率下降,还有可能导致热斑。
6.组件温度特性随着晶体硅电池温度的增加,开路电压减少,在20-100℃范围,大约每升高1℃每片电池的电压减少2mV;而电流随温度的增加略有上升。
总的来说,温度升高太阳电池的功率下降,典型功率温度系数为-0.35%/℃,即电池温度每升高1℃,则功率减少0.35%。
7.组件功率衰减组件功率的衰减是指随着光照时间的增长,组件输出功率逐渐下降的现象。
组件衰减与组件本身的特性有关。
其衰减现象可大致分为三类:破坏性因素导致的组件功率骤然衰减;组件初始的光致衰减;组件的老化衰减。
CNCA/CTS00X-2014《并网光伏电站性能检测与质量评估技术规范》多晶硅组件1年内衰降率不超过2.5%,2年内衰降率不超过3.2%;单晶硅组件1年内衰降不应超过3.0%,2年内衰降不应超过4.2%。
太阳能光伏电池组件性能影响因素详解太阳能光伏电池是一种将太阳能直接转换为电能的装置,具有清洁、可再生、环保的特点,被广泛应用于能源领域。
光伏电池组件是太阳能光伏发电系统的核心部分,其性能直接影响着系统的发电效率和稳定性。
本文将详细解析太阳能光伏电池组件的性能影响因素。
1. 光伏电池技术类型太阳能光伏电池组件的性能受到采用的光伏电池技术类型的影响。
目前常见的光伏电池技术包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、染料敏化太阳能电池等。
不同的光伏电池技术具有不同的能量转换效率、温度系数、寿命等特点,因此会对光伏电池组件整体性能产生影响。
2. 光伏电池的能量转换效率光伏电池的能量转换效率是指太阳光能转化为电能的比例。
能量转换效率的提高可以提高太阳能光伏电池组件的发电效率和功率输出。
因此,光伏电池的能量转换效率是一个重要的性能指标。
影响光伏电池的能量转换效率的因素主要包括光伏电池材料的选择、光学设计、电池制造工艺等。
3. 组件温度光伏电池组件的温度对其性能有显著影响。
太阳能光伏电池组件在光照下会产生热量,如果散热不良,温度会升高,导致电池的电压降低,从而降低发电效率。
因此,散热良好的光伏电池组件可以提高电池的工作效率。
4. 阳光照射强度和角度阳光照射强度和照射角度也会影响光伏电池组件的性能。
太阳能光伏电池组件在光照不足的环境下会降低发电效率。
此外,光的入射角度也会影响光伏电池组件的性能,太阳光垂直入射时效果最佳。
5. 温度系数电池的温度系数是指电池功率随温度变化而变化的比例。
太阳能光伏电池的温度系数会影响电池的发电性能。
温度系数越小,电池的发电性能在高温环境下的损失越小。
6. 光伏电池组件的拓扑结构光伏电池组件的拓扑结构也会影响其性能。
具有良好设计的拓扑结构可以最大程度地减小电阻损耗和光损失,提高光伏电池组件的工作效率。
7. 污染和阴影光伏电池组件的发电效率还会受到污染物和阴影的影响。
污染物会阻挡太阳光的照射,导致发电效率下降。
光伏发电运维及影响发电因素分析摘要:在我国现代化科技水平发展的过程,各行各业对能源的需求逐渐的增加,尤其是对电力的需求更加的迫切,在这一背景下我国大力发展光伏发电项目,但是在光伏发电过程中影响因素较多,如果没有做好科学的运维工作,会对光伏发电效率产生一定的影响。
因此工作人员需要明确自身的工作职责,加强对光伏发电运维管理的重视程度,有效的消除诸多因素对光伏发电所产生的影响,营造良好的运行环境,提高光伏发电行业的发展水平。
关键词:光伏发电;影响因素;运维方法引言在对光伏发电进行运维过程中,工作人员要贯彻落实因地制宜的工作原则,根据常见的发电影响因素,提出针对性较强的运维管理方案,并且融入先进的信息技术,营造良好的运维管理氛围,以此来提高运维管理工作的水平,开阔光伏发电行业的发展前景。
1光伏发电的影响因素1.1设备因素设备因素是影响光伏发电效率和稳定性的重要因素之一。
在光伏发电系统中,设备的选择、安装和维护都会对发电效果产生直接的影响。
设备因素的好坏不仅关系到光伏发电系统的发电能力,还关系到系统的寿命和可靠性。
首先,设备的选择是影响光伏发电因素中的关键环节。
在选择光伏组件时,需要考虑其转换效率、光损耗、温度系数等因素。
高效率的光伏组件可以更充分地利用太阳能转化为电能,从而提高发电效率。
同时,光损耗和温度系数也会影响光伏组件的发电能力和稳定性[1]。
因此,在选择光伏组件时,需要综合考虑这些因素,选择适合自身需求的高质量组件。
其次,设备的安装对光伏发电系统的发电效果有着重要的影响。
光伏组件的安装角度和朝向直接影响到太阳能的接收效果。
不同地区的太阳高度角和方位角会对安装角度和朝向提出不同的要求。
合理的安装角度和朝向可以最大限度地提高光伏组件的接收效率,从而提高发电能力。
此外,还需要注意组件之间的间距和阴影的遮挡,以避免发电效果受到影响。
最后,设备的维护也是影响光伏发电因素中的重要环节。
光伏组件表面的污染物、阴影和老化等都会降低光伏组件的发电效率。
一、组件的衰减:光致衰减也称S-W效应。
a-Si∶H薄膜经较长时间的强光照射或电流通过,在其内部将产生缺陷而使薄膜的性能下降,称为StaEbler-Wronski效应(D.L.Staebler和C.R.Wronski最早发现。
个人认为光伏组件的衰减实际就是硅片性能的衰减,首先硅片在长期有氧坏境中会发生缓慢化学反应被氧化,从而降低性能,这是组件长期衰减的主要原因;在真空成型过程中会以一定比例掺杂硼(空穴)和磷(给体),提高硅片的载流子迁移率,从而提高组件性能,但是硼作为缺电子原子会与氧原子(给体)发生复合反应,降低载流子迁移率,从而降低组件的性能,这是组件第一年衰减2%左右的主要原因。
组件的衰减分为:1,由于破坏性因素导致的组件功率骤然衰减,破坏性因素主要指组件在焊接过程中焊接不良、封装工艺存在缺胶现象,或者由于组件在搬运、安装过程中操作不当,甚至组件在使用过程中受到冰雹的猛烈撞击而导致组件内部隐裂、电池片严重破碎等现象;2,组件初始的光致衰减,即光伏组件的输出功率在刚开始使用的最初几天内发生较大幅度的下降,但随后趋于稳定,一般来说在2%以下;3,组件的老化衰减,即在长期使用中出现的极缓慢的功率下降现象,每年的衰减在0.8%,25年的衰减不超过20%;25年的效率质保已经在日本和德国两家光伏公司的组件上得到证实。
2012年以后国内光伏组件已经基本能够达到要求,生产光伏组件的设备及材料基本采用西德进口。
二、系统效率:(个人认为系统效率衰减可以不必考虑,系统效率的降低,我们可以通过设备的局部更新或者维护达到要求,就如火电站,水电站来说,不提衰减这一说法。
影响发电量的关键因素是系统效率,系统效率主要考虑的因素有:灰尘、雨水遮挡引起的效率降低、温度引起的效率降低、组件串联不匹配产生的效率降低、逆变器的功率损耗、直流交流部分线缆功率损耗、变压器功率损耗、跟踪系统的精度等等。
1)灰尘、雨水遮挡引起的效率降低大型光伏电站一般都是地处戈壁地区,风沙较大,降水很少,考虑有管理人员人工清理方阵组件频繁度一般的情况下,采用衰减数值:8%;2)温度引起的效率降低太阳能电池组件会因温度变化而输出电压降低、电流增大,组件实际效率降低,发电量减少,因此,温度引起的效率降低是必须要考虑的一个重要因素,在设计时考虑温度变化引起的电压变化,并根据该变化选择组件串联数量,保证组件能在绝大部分时间内工作在最大跟踪功率范围内,考虑0.45%/K的功率变化、考虑各月辐照量计算加权平均值,可以计算得到加权平均值,因不同地域环境温度存在一定差异,对系统效率影响存在一定差异,因此考虑温度引起系统效率降低取值为3%。
光伏发电量会受到哪些因素会影响?首先我们要有一个概念,就是光伏发电的发电量会因为非常多的因素影响,每种因素可能都会导致太阳能发电量的不同。
导致光伏发电量多少的因素主要有:太阳辐射量、光伏组件的质量和效率、温度和湿度、灰尘和污垢、安装角度和间距、太阳能发电设备、电网接入和负载情况等。
太阳辐射量:光伏电站的发电量直接取决于太阳辐射量。
太阳辐射强度越高,光伏电站的发电量就越大。
因此,光伏电站的地理位置选择十分重要,应尽可能选择阳光充足、辐射量大的地方。
光伏组件的质量和效率:光伏组件的质量和效率直接影响到光伏电站的发电量。
优质的光伏组件具有较高的光电转换效率,能够更好地将太阳能转化为电能。
此外,光伏组件的性能也会随着使用时间的推移而衰减,因此需要定期对光伏组件进行检查和维护。
温度和湿度:光伏电站的运行温度和湿度也会对发电量产生影响。
过高的温度和湿度会降低光伏组件的效率,导致发电量减少。
因此,在选择光伏电站的地理位置时,应考虑环境温度和湿度的影响。
灰尘和污垢:灰尘和污垢会覆盖在光伏组件表面,降低其接收到的太阳辐射量,从而影响发电量。
因此,定期对光伏组件进行清洗和维护是保持电站发电量的重要措施。
安装角度和间距:光伏电站的安装角度和间距也会影响发电量。
光伏组件的安装角度和间距应合理设置,以确保最大程度地接收太阳辐射量。
太阳能发电设备故障和损坏:光伏电站的设备故障和损坏也会影响发电量。
例如,光伏组件的破损、电缆的断裂、逆变器的故障等都可能导致电站发电量的损失。
电网接入和负载情况:电网接入和负载情况也会影响光伏电站的发电量。
如果电网接入不良或负载不平衡,可能会导致电站发电量的损失。
提高光伏电站的发电量的方法,一般情况下,都可以从下面3个方面入手:选择合适的地理位置:选择阳光充足、辐射量大的地方建设光伏电站,可以获得更高的发电量。
选择优质的光伏组件:选用高质量、高效率的光伏组件,能够提高电站的发电量。
保持光伏组件的清洁:定期对光伏组件进行清原标题:光伏发电的发电量会受到哪些因素会影响?。
光伏发电系统影响发电效率因素分析摘要:随着经济的不断发展和科学技术的飞速进步,我国越来越重视新能源领域的发展。
光伏发电作为新能源发电的重要组成部分,是环保无污染的一种可再生能源发电形式,在近年来得到了越来越广泛的应用。
虽然太阳能无处不在、用之不竭,但将其作为主要的电力来源还有很多技术挑战。
其中最大的瓶颈就是其效率问题。
如何最大限度的利用太阳能,提高效率成为问题的关键所在。
关键词:光伏发电;发电系统;效率分析1前言能源是推动世界经济发展和繁荣的车轮,20世纪至今,在世界能源体系中,煤、石油、天然气等非可再生资源成为人类社会文明进步的主要能源结构。
随着社会进步历程的加速发展,人类社会对非可再生能源的需求量也不断地增加,由于人类对非可再生资源过度地开采利用以及一些不合理的维护等,致使了全球性的环境污染及资源枯竭。
太阳能资源是一种分布广泛、储量无限的清洁无污染能源,被科学家誉为是世界上最理想的绿色资源,是人类开发和利用新能源的首选资源。
开发和利用太阳能的基本方式有:一是利用光热转换,将太阳能转化成热能;二是利用光伏阵列通过汇流装置间接将太阳能转为电能,即光伏发电。
截止到今天,在开发利用太阳能的过程中,光伏发电已然成为其最主要的途径,从上世纪80年代起,光伏产业就成为世界上飞速增长的新型产业之一,随着各国不断地加强对可再生资源开发利用重视的力度,光伏这一产业的发展市场将会更加广阔。
2光伏发电系统概述2.1组成典型的光伏发电系统有离网和并网两种,离网型主要由光伏阵列、充放电控制器、储能装备或逆变器、负载等组成。
光照射到光伏阵列上,光能转变成电能,光伏阵列的输出电流由于受环境影响,因此是不稳定的,需要经过DC-DC转换器将其转变成稳定的电流后,才能加载到蓄电池上,对蓄电池充电,蓄电池再对负载供电。
如果是并网型,则不需要蓄电池,而是通过并网逆变器,将直流电流转换成交流电流,并到电网上进行出售。
目前国家多鼓励并网分布式光伏电站的发展,用户侧并网从而降低用电负荷。
光伏发电效率影响因素分析摘要:近年来,我国对电能的需求不断增加,光伏发电建设越来越多。
随着光伏产业技术的不断进步以及光伏发电具有环保、建设周期短等优势,我国光伏发电得到了快速发展。
但光伏发电仍存在发电成本高、发电效率偏低等问题,尤其对于平价光伏项目,发电效率是影响项目经济性的重要因素。
本文就光伏发电效率影响因素进行研究,以供参考。
关键词:光伏组件;太阳辐照度;组件温度;安装角度;发电效率引言集中式光伏电站作为电能供应端,其提供的发电量会影响电力生产供应和电能质量,进而会影响电力系统的稳定性和安全性,而光伏电站能提供的发电量很大程度上取决于其发电效率。
故保持高效的集中式光伏发电的发电效率对保障电力系统的安全运行以及促进集中式光伏发电的发展具有重要意义。
1国内外研究背景及现状太阳能光伏发电目前主要由三种应用形式,一是在开阔地域建设的大规模大规模并网光伏电站,直接将太阳光转化为电能传输到电网;二是城市屋顶并网光伏系统,这些系统的容量较小,产生的电能可以先满足户用,有多余电量可以输入电网,当光伏系统发电量不足以支持户用需求时,由电网向户用系统供电;三是离网光伏系统,应用非常广泛,可以为没有架设电网的海岛、偏远山村、游牧家庭供电,满足基本用电需求,还可以为无人值守的通讯基站、航标灯、路灯、交通指挥信号灯等供电。
西班牙的M.C.Alonso-Garcia对光伏组件的匹配及阴影对发电效率的影响开展了实验研究,提出光伏组件匹配系数,得出光伏组件经过串并联组成阵列后的发电量比单个组件发电量之和少0.24%;得出当光伏板被遮挡一半时,最理想的情况下功率损失19%,当全部被遮挡时,功率可损失79%。
希腊的E.Skoplaki和A.G.Boudouvis等人研究光伏组件工作温度对发电效率及发电量的影响,提出了光伏组件运行温度方程式,以及包含光伏组件温度、环境温度、风速、太阳辐射量和组件安装参数的光伏发电效率方程式。
根据Yellott 的研究,光伏组件优化倾角可以根据春秋两季进行调整,夏季优化角为当地纬度减去20°,冬季优化角为当地纬度加上20°。
影响光伏发电的十大因素Company Document number:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998影响光伏电站发电量的十个因素众所周知,光伏电站发电量计算方法是理论年发电量=年平均太阳辐射总量*电池总面积*光电转换效率,但是由于各种原因影响,光伏电站实际发电量却没这么多,实际年发电量=理论年发电量*实际发电效率。
影响光伏发电量的主要因素有:1、太阳辐射量在太阳电池组件的转换效率一定的情况下,光伏系统的发电量是由太阳的辐射强度决定的。
光伏系统对太阳辐能量的利用效率只有10%左右(太阳电池效率、组件组合损失、灰尘损失、控制逆变器损失、线路损失、蓄电池效率)光伏电站的发电量直接与太阳辐射量有关,太阳的辐射强度、光谱特性是随着气象条件而改变的。
2、太阳电池组件的倾斜角度对于倾斜面上的太阳辐射总量及太阳辐射的直散分离原理可得:倾斜面上的太阳辐射总量Ht是由直接太阳辐射量Hbt天空散射量Hdt和地面反射辐射量Hrt部分组成。
Ht=Hbt+Hdt+Hrt3、太阳电池组件的效率太阳能光伏电池主流的材料是硅,因此硅材料的转化率一直是制约整个产业进一步发展的重要因素。
硅材料转化率的经典理论极限是29%。
而在实验室创造的记录是25%,正将此项技术投入产业。
实验室已经可以直接从硅石中提炼出高纯度硅,而无需将其转化为金属硅,再从中提炼出硅。
这样可以减少中间环节,提高效率。
4、组合损失凡是串连就会由于组件的电流差异造成电流损失;凡是并连就会由于组件的电压差异造成电压损失;组合损失可以达到8%以上,中国工程建设标准化协会标准规定小于10%。
注意:(1) 为了减少组合损失,应该在电站安装前严格挑选电流一致的组件串联。
(2) 组件的衰减特性尽可能一致。
根据国家标准GB/T--9535规定,太阳电池组件的最大输出功率在规定条件下试验后检测,其衰减不得超过8%。
(3) 隔离二极管有时候是必要的。
5、温度特性温度上升1℃,晶体硅太阳电池:最大输出功率下降%,开路电压下降%(-2mv/℃),短路电流上升%。
影响光伏组件发电的因素分析李世民何炜花亚萍刘琼甘肃自然能源研究所甘肃省,兰州市人民路20号邮编730000电话:0931-******* Email: lishimin@摘要:本文以在西北地区实际运行多年的单晶硅组件和非晶硅组件为例,讨论光伏组件在长期使用过程中,光伏电池的物理化学性能、电化学性能和光学性能等随着使用时间、强光辐射和野外恶劣气候等影响因素造成衰减的问题,通过大量实际测试数据的比对和分析,归纳出了影响光伏组件的输出功率以及性能衰减的变化规律。
关键词:电池、光伏组件、寿命、衰减引言光伏组件的光伏发电性能会随着使用时间而降低,这是由于构成光伏组件的光伏电池的电性能与组件生产过程中使用的辅助封装材料的电化学和光学性能等会被使用时间、强光辐射和野外恶劣气候等因素所影响,造成光伏组件的输出功率和发电效率逐年下降。
尽管我国从上世纪50年代就开始研究光伏发电技术,但直到上世纪80年代初才真正投入规模化地面应用。
由于种种原因,当初建设并现存电站已寥寥无几,而且由于应用环境和测试条件有限,很难取得完整、详细的实测数据。
目前,人们对光伏组件的衰减情况大部分材料是在实验室模拟条件下测得的,而对实地应用的光伏组件的衰减情况往往是比较模糊的。
如果不能充分估计光伏组件在实地的衰减情况和其他影响光伏组件发电的因素,会导致建成的光伏电站发电不能达到预期的目的。
本论文对目前市场上的各种单晶硅和多晶硅电池组件进行检测分析,并对座落于甘肃兰州郊外的太阳能采暖与降温试验示范基地10KW太阳能光伏电站进行了长期研究。
该电站是1984年日本政府、日本京瓷公司捐赠给我国甘肃省榆中县园子乡的一座独立村级光伏供电站,后来被转移到该示范基地,是我国最早的独立村级光伏发电系统,也是至今仍在运行的、运行时间最长的(27年)太阳能光伏系统。
通过多年对该电站的光伏组件进行追踪监测和维护、维修,取得了一系列具有代表性的数据。
1、影响光伏组件性能的内部因素分析1.1 影响晶体硅电池发电性能的主要因素光衰减是光伏电池性能下降的主要原因之一,它是指组件内光伏电池暴晒于阳光下产生的不可逆转的性能衰减。
哪些因素影响了光伏电站的发电效率?光伏电站的发电量由三个因素决定:装机容量、峰值小时数、系统效率。
当电站的地点和规模确定以后,前两个因素基本已经定了,要想提高发电量,只能从“系统效率”上下功夫了!那光伏电站的系统效率应该是多少呢?引用王斯成老师ppt中的一个表格来说明一下。
从这张表中可以看出,虽然不同国家的水平会有所差异,但随着技术的进步和经验的积累,在世界范围内,光伏电站的系统效率是不断提升的。
我国的光伏电站基本都是2010s建成地,理论上,80%的系统效率应该是一个平均水平。
然而,大量的实际调研数据证明,我国建成的光伏电站的系统效率都处于一个非常低的水平。
分布式电站由于之前大部分是以金太阳工程的形式建设的,装有防逆流装置,弃电情况较多,暂不讨论;据介绍,我国西部大型地面电站的平均系统效率仅能达到74%左右。
哪些因素影响了电站的系统效率,动了我们的发电量?我把这些因素分为三类:自然因素、设备因素、人为因素。
一、自然因素对系统效率的影响1、温度折减我觉得,对系统效率影响最大的自然因素就是温度。
温度系数是光伏组件非常重要的一个参数。
一般情况下,晶硅电池的温度系数一般是 -0.35~-0.45%/℃,非晶硅电池的温度系数一般是-0.2%/℃左右。
而光伏组件的温度并不等于环境温度。
下图就是光伏组件输出功率随组件温度的变化情况。
在正午12点附近,图中光伏组件的温度达到60摄氏度左右,光伏组件的输出功率大约仅有85%左右。
除了光伏组件,当温度升高时,逆变器等电气设备的转化效率也会随温度的升高而降低。
温度造成的折减,可以根据光伏组件的温度系数和当地的气温进行估算。
2、不可利用太阳光我们获得的总辐射量值,是各种辐射强度的直接辐射、散射辐射、反射辐射的总和,但并不是所有的辐射都能发电的。
比如,逆变器需要再辐照度大于50W/m2时才能向电网供电,但辐照度在100W/m2以下时输出功率极低。
即使在阳光好的西部地区,这部分虽然算到总辐射量数据中、但无法利用的太阳能辐射,也能达到2~3%。
太阳光伏电池组件的性能研究及其影响因素分析引言太阳能作为一种可再生的能源,在能源领域有着广泛的应用前景。
其中,太阳光伏电池组件是太阳能发电的重要组成部分之一,其性能的优劣直接影响着整个太阳能发电系统的效率和使用寿命。
因此,研究太阳光伏电池组件的性能及其影响因素具有重要的理论和应用价值。
一、太阳光伏电池组件的性能太阳光伏电池组件的性能表现主要包括以下几个方面:1.转换效率转换效率是评估太阳光伏电池组件性能的重要指标。
其定义为组件输出电能与组件吸收的太阳辐射能量的比值。
一般来说,转换效率越高,太阳能发电系统的发电效率就越高,发电成本也就越低。
2.短路电流和开路电压短路电流是在最大功率点下的电池电流,而开路电压则是在最大功率点下的电池电压。
它们直接反映了太阳光伏电池组件的输出性能和适用范围。
3.耐久性耐久性是太阳光伏电池组件性能指标中的一个重要方面,它反映了组件的使用寿命和能够承受的环境条件。
太阳光伏电池组件通常需要长期地工作在恶劣的气候条件下,例如高温、低温、强风、高湿等,因此具有良好的耐久性对于太阳能发电系统的长期稳定运行至关重要。
二、影响太阳光伏电池组件性能的因素太阳光伏电池组件的性能受到许多因素的影响。
其中,主要的影响因素包括:1.光照强度和光谱光照强度和光谱是影响太阳光伏电池组件发电效率最重要的因素之一。
太阳光伏电池组件的吸收率和转换效率都随着光照强度的增加而增加,但同时也需要保持适当的光照强度,过高的光照强度会导致电池组件因过热而受损。
而光谱则直接影响太阳光伏电池组件的吸收率和转换效率。
2.温度温度是太阳光伏电池组件的另一个重要影响因素。
太阳光伏电池在较高的温度下会导致电池电压下降而电流增加,对转换效率产生不良影响。
因此在太阳光伏电池组件的设计中,通常需要考虑散热和降温。
3.材料和制造工艺材料和制造工艺是影响太阳光伏电池组件性能的重要因素之一。
不同的材料和制造工艺会直接影响到组件的转换效率和耐久性。
影响光伏组件发电量的主要因素 光伏组件在长期使用过程,受到外界环境的影响,很可能会存在一定的缺陷,从而造成功率衰减、发电量减少的问题。
万景新能源结合实际应用,总结了影响光伏组件发电量的主要因素,希望能给对新能源光伏电站感兴趣的你提供帮助。
光伏组件的品质 目前市场上对光伏组件分为单晶硅和多晶硅两种,经过行业和实际收益验证,单晶硅的光伏组件在抗隐裂方面表现更为优异。
优质的光伏组件几乎没有隐裂、黑心、氧化、虚焊,以及背板等材料缺陷,并且长期使用后的老化情况良好,不会因为组件在长期运行过程中功率受到影响,也不会造成光伏电站组件发电量低下。
万景新能源之前一篇文章中介绍了光伏组件的识别方法,大家可以跳转到教你识别光伏电站材料的优劣详细阅读。
PID效应 光伏组件在外界长期工作中,由于水汽透过背板渗透至组件内部,造成EVA水解,醋酸离子使玻璃中析出金属离子,致使组件内部电路和边框之间存在高偏置电压而出现电性能衰减、发电量急剧下降。
光伏组件的安装方式 相同的地理位置上,由于光伏电站组件安装倾角的不同,对太阳光的吸收累积量不同,辐射量的累积差异造成发电量差异。
比如很多用户觉得除了正南之外,系统都不发电。
实际上,处于较低纬度的地区,即使方阵朝北,全年的最佳发电量损失也不会低于25%。
朝东,朝西约为最佳发电方向的93%。
家庭光伏系统和大型地面电站设计理念不同,家庭的屋顶是最珍贵的资源,尽可能的多安装,才能综合收益最大,但是要注意好组串的匹配。
关于光伏组件的安装方式,大家也可以点击阅读新能源光伏电站的支架安装有哪些方式。
天气因素 天气原因也是影响光伏电站组件发电效能的因素之一。
阴雨天气以及云层较厚时,太阳光辐照强度减小,电池板吸收的太阳光较少,发电量降低,低辐照下单晶弱光响应优于多晶。
在光伏组件的转换效率一定的情况下,光伏系统的发电量是由太阳的辐射强度决定的。
阴影遮挡 光伏电站组件在工作过程中由于阴影的部分遮挡以及灰尘的沉降程度不一、鸟粪的污染会造成热斑效应,被遮挡部分组件将不提供功率贡献并在组件内部成为耗能负载,同时造成组件局部温度升高,过热区域可引起EVA加快老化变黄,使该区域透光率下降,从而使热斑进一步恶化,导致太阳能电池组件的失效加剧。
光伏发电系统的影响因素分析与优化设计光伏发电是一种利用光能将其转化为电能的技术,它被广泛应用于太阳能电池板、太阳能光伏发电厂以及私人住宅等领域。
但是,在构建和运行光伏发电系统时,我们需要考虑一些影响因素,并进行优化设计,以提高系统的效率和可靠性。
本文将对光伏发电系统的影响因素进行分析,并提出优化设计的建议。
首先,光照强度是光伏发电系统的关键影响因素之一。
太阳能是光伏发电系统的主要能源,太阳光的照射强度直接影响光伏发电系统的发电效果。
在设计光伏发电系统时,需要根据地理位置和季节的变化来合理确定太阳能电池板的安装位置和角度。
此外,尽量避免遮挡物的存在,以确保光照的均匀性和连续性。
优化光照强度的设计可以通过选择适当的安装位置、角度和清洁维护来实现,从而提高系统的发电效率。
其次,温度是影响光伏发电系统效率的另一个重要因素。
光伏电池板的电流输出与环境温度呈负相关关系,当温度升高时,光伏电池板的发电效率会下降。
因此,在设计光伏发电系统时,需要考虑降低光伏电池板的工作温度。
方法之一是选择具有良好散热性能的材料,以提供良好的散热条件。
另外,可以采用风扇或冷却系统等降温设备来控制光伏电池板的温度。
通过降低温度来优化设计,可以提高光伏发电系统的效率。
第三,阴影对光伏发电系统的产生影响也不可忽视。
阴影会导致光伏电池板的部分或全部覆盖,从而降低系统的发电效率。
在设计阶段,应该考虑周围环境的潜在遮挡物,如建筑物、树木或其他物体。
通过合理安排光伏电池板的布局和安装位置,可以最大限度地避免阴影效应对系统发电效果的影响,从而提高系统的可靠性和效率。
此外,光伏电池的质量和性能也是影响光伏发电系统的重要因素。
选择高质量、高效率的光伏电池是优化设计的关键。
光伏电池的类型、材料和制造工艺会直接影响其发电效率和稳定性。
因此,在设计和选购光伏发电系统时,应该选择经过认证的、具有可靠性和高效性能的光伏电池。
这样可以确保系统的长期稳定运行和高效发电。
影响太阳能光伏系统发电的主要因素太阳能光伏系统是一种可再生的能源发电系统,它利用太阳能将光能转换为电能,成为目前最为流行的清洁能源之一。
在太阳能光伏发电系统的发展过程中,有许多因素会影响其发电效率和稳定性,本文将深入探讨影响太阳能光伏系统发电的主要因素。
1. 光照强度光照强度是指单位面积的地面或模块所接收到的太阳辐射能量,是太阳能光伏系统发电的重要因素之一。
当光照强度增加时,太阳能光伏系统的发电效率也会随之增加。
但是,当光照强度过高时,电池组件的温度也会随之升高,影响光伏电池的发电效率。
2. 温度温度对太阳能光伏系统的电池组件发电效率影响较大。
当电池组件的温度升高时,光伏电池的电压会降低,从而导致发电效率下降。
因此,在设计太阳能光伏系统时,要充分考虑电池组件的散热问题,确保其能够保持较低的温度。
3. 阴影阴影是指在光伏电池组件上出现的部分遮挡,遮挡会引起电池组件发生电流匹配失调,从而导致部分电池组件停止工作,影响整个光伏系统的发电效率。
因此,在布置太阳能光伏系统时,应尽可能避免阴影的出现。
4. 大气条件太阳能光伏系统的发电效率也与大气条件有关。
当天气晴朗时,太阳光能够直接照射到光伏电池组件上,从而提高发电效率。
而当天气阴暗或有雾霾时,太阳光的质量和数量都会下降,影响发电效率。
5. 组件质量组件质量也是影响太阳能光伏系统发电效率的重要因素。
高质量的电池组件具有更高的转换效率和更长的使用寿命,而低质量的电池组件则容易出现故障或过早失效。
6. 外部环境条件外部环境条件,如风速、湿度、土地类型等都会影响太阳能光伏系统的发电效率。
例如,飓风或暴风雨等恶劣的天气条件可能会对太阳能光伏系统造成重大损害,影响其发电能力。
综上所述,影响太阳能光伏系统发电的因素较为复杂,包括光照强度、温度、阴影、大气条件、组件质量和外部环境条件等多个方面。
在设计、布置和维护太阳能光伏系统时,应考虑这些因素,并采取相应的措施,以提高太阳能光伏系统的发电效率和稳定性。
影响光伏组件发电性能的因素分析
毛卫平杨欣张群芳冯勇
(国电光伏(江苏)有限公司,江苏宜兴经济开发区凯旋路25号)
【摘要】采用单一测试条件下测得的功率作为光伏组件发电能力评价指标是不充分的。
本文分析了影响光伏组件年发电性能的各种主要因素,介绍了采用有效效率和比效率用来评价不同光伏组件发电性能的新方法。
1 引言
光伏市场上,组件的买卖主要是按照标准测试条件下的标称功率作为依据来进行的。
对于标准功率完全相同的情况下,不同技术光伏组件甚至同一技术不同厂家制造的的光伏组件,在相同的使用环境及系统配置下,其年发电能力也往往会有很大不同。
这是因为在实际户外环境中,光照强度,光谱质量、环境温度、入射角度等条件与标准测试条件有很大的不同,各种组件对这些使用条件反应各不相同,这就造成了组件发电性能的差异。
事实上,越来越多的争论表明采用单一标准测试条件(空气质量AM1.5、辐照强度1kW/m2、电池温度25℃)下测得的功率作为发电能力评价指标是不充分的[1-3]。
本文分析了影响光伏组件年发电性能的各种主要因素,介绍了采用有效效率和比效率用来比较不同光伏组件发电性能的新方法。
2 转换效率与辐照强度的关系曲线
图1表明光伏组件转换效率-光照强度关系曲线与组件的温度光强系数dTc/ dP、串联电阻Rs、并联电阻Rsh有关。
图1. 光伏组件转换效率与辐照强度的关系曲线(Wurth 的CIGS组件,型号WS75)(a)电池温度保持不变(Tc=Tamb);(b)考虑电池温度随光照强度增加而升高;(c)同时考虑温度和串联电阻的影响;(d)同时考虑温
度和串、并联电阻的影响[1]
一般而言,随着光照强度的增大,组件温度相对于环境温度逐渐升高。
且满足如下线性关系:
其中,Tamb表示环境温度。
dTc/dP表示组件的温度光强系数,通常为30℃m2/kW。
随着组件温度的升高,组件输出功率组件减小,所以组件温度系数为负。
通常,晶体硅电池温度系数为-0.50%/°C,非晶硅薄膜电池的功率温度系数为-0.25%/°C。
考虑到组件温度随光照强度的影响时,转换效率与辐照强度的关系曲线如图1b所示。
串联电阻的增加会导致光伏组件转换效率组件降低,且光照强度越高,串联电阻对转换效率的负面影响越大(如图1c所示)。
并联电阻的减少,即漏电导的增大,会导致光伏组件转换效率组件降低,并联电阻对光伏组件弱光下的转化效率影响更明显。
有研究表明,并联电阻的变化可导致光伏系统年发电量10%的差异。
因此,并联电阻作为电池组件弱光性能的关键影响因素,在优化电池组件工艺时,应给与足够重视[4]。
为了改善电池组件实际发电性能,组件温度光强系数dTc/dP、功率温度系数k、串联电阻Rs 以及漏电导Gsh应尽可能减小。
由于大多数平面光伏组件封装方式都差不多,外观呈暗色,对光照的吸收都很强,所以对于温度光强系数dTc/dP 的改善没有太大空间;同样,由与组件功率温度系数主要由电池所用半导体材料的禁带宽度所决定,也没有太大改善空间。
所以,对组件做优化改进时,应重点考虑串联电阻和漏电导这两个参数。
3 光伏组件发电性能的评估
3.1 有效效率ηeff
光伏组件有效效率定义为组件年发电量除以辐照到组件的太阳能:
正常情况下,不同辐照条件下,光谱成分与入射角度的影响也应考虑进去,上式应该同时对波长积分。
但有研究表明光谱成分对年发电量的影响很小,采用单一辐照光谱产生的误差不过百分之几,故采用上式可以使问题简化。
另外,虽然实际使用环境总存在温度波动,但用平均日照环境温度来计算,也能得到很好的结果。
3.2 比效率PR M
光伏组件的比效率PR M定义为组件有效效率与组件STC条件下的转换效率效率的比值:
其中,Y M表示组件年发电量(kWh/yr/kWp),P0表示STC条件下的辐照强度(1kW/m2),ASE代表每年单位面积的接受的太阳能(kWh/m2/yr)。
虽然Y M被广泛用于光伏系统发电能力的比较,但其与具体地点的年太阳辐照量有关。
在评价光伏组件的发电性能时,由于对具体地点的年太阳辐照量的影响做了归一化处理,因此PR M比Y M更具普遍意义。
3.3 计算方法举例
有效效率可通过对年度平均光照环境温度温下的转换效率对不同光照强度的辐照量求平均值近似得出:
其中η(P i, T amb A VG daylight)表示一定白天平均气温下,不同光照强度下组件的转换效率;ΔASE 表示不同光强下的太阳辐照量;ASE表示全年辐照量。
图2. 根据不同辐照强度和不同温度下组件的IV曲线计算得出的6种光伏组件的转换效率-辐照强度关系曲线[1]图2是根据6种不同组件在不同辐照强度和温度下的IV曲线计算出的转换效率-辐照强度关系曲线。
由图可知,对每种组件,最大转换效率均出现在辐照强度0.5kW/m2的附近,但转换效率在高光照和弱光照条件下的减小趋势是不同的。
对于串联电阻越大的光伏组件,光照强度越高,转换效率相对于0.5kW/m2附近的最大值减小越快;而漏电导越大的组件,光照强度越低,转换效率下降越快。
图3. 美国Colorado 州Golden 市和斯洛文尼亚首都Ljubljana 市的水平面上的太阳能辐照度,辐照强度以
25W/m 2的间隔划分[1]
图3代表两个不同地方的太阳辐照能随辐照强度的分布,纵轴表示不同辐照强度对年辐照量
的贡献,横轴表示不同的辐照强度。
全年总的太
阳辐照量则为不同辐照强度时的辐照量之和。
从图3可以得出出,Golden 的太阳辐照较充足,每年约为1.66 MWh/m 2,而Ljubljana 则以多云天气居多,年辐照量约为1.1 MWh/m 2。
表1[1] 给出了图2中6种组件在Golden 与Ljubljana 的计算所得的有效效率和比效率。
从表1可以看出,有效效率一般低于STC 转换效率。
尽管两地的太阳光年辐照量以及辐照量的分布存在很大的差别,然而不同组件的有效效率与比效率在两地以及同一地点不同倾斜面上的差异却很小。
原因在于两地平均日照温度均在13℃左右,虽然温度波动彼此不同,但对年发电量的影响却很小。
4 结论
光伏组件现场发电性能可以采用有效效率和比效率来表征。
对某一特定的组件,只需不同光照强度和不同温度下的IV 曲线,就可用来计算效率-光强曲线;然后根据某一具体地点全年的太阳辐照量随光照强度的分布情况,就能计算出组件在该地点的有效效率和比效率。
在年白天平均温度不变的情况下,组件的有效效率随具体的地点与倾斜角度的变化很小。
有效效率与年白天平均温度有关,但随气温波动影响不大。
有效效率受光伏组件的温度光强系数dTc/dP 、功率温度系数k 、串联电阻Rs 以及漏电导Gsh 四个参数的影响,但串联电阻和漏电导的影响更为显著,这对太阳电池及组件的工艺优化具有重要的指导意义。
5 参考文献
[1] Marko Topic, Kristijan Brecl1 and James Sites. Effective Efficiency of PV Modules Under Field Conditions, Prog. Photovolt: Res. Appl. 15, 19-26 (2007).
[2] Marko Topic, Kristijan Brecl, Jurij Kurnik, and James Sites. Effective Efficiency and Performance Ratio as Energy Rating System for PV Modules, Proc. EU-PVSEC 21, 2507-2510 (2006).
[3] Marko Topic, Kristijan Brecl and James Sites.
Performance Assessment of PV Modules - Relationship Between STC Rating and Field Performance, Proc. World Conf. on Photovoltaic Energy Conversion 4, 2141-2144 (2006).
[4] P. Grunow, S. Lust, D. Sauter, V . Hoffmann, C.Beneking, B.Litzenburger, L. Podlowski. Weak Light Performance and Annual Yields of PV Modules and Systems as a Result of the Basic Parameter Set of Industrial Solar Cells, Proc. EU-PVSEC 19, 2190-2193 (2004).。