光伏发电系统发电效率研究
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太阳能光伏发电效率提升研究关键信息项:1、研究目标明确提升太阳能光伏发电效率的具体数值目标。
制定实现不同阶段效率提升的时间节点。
2、研究范围涵盖太阳能电池材料的研究与改进。
涉及光伏发电系统的优化设计。
包括相关设备的性能提升与创新。
3、研究方法实验研究方法的详细描述。
理论分析与模拟的手段。
数据采集与处理的方式。
4、资源分配人力投入的安排。
资金预算的明细。
实验设备与场地的配置。
5、成果评估制定评估光伏发电效率提升效果的标准。
明确成果归属与知识产权问题。
1、引言太阳能作为一种清洁、可再生的能源,其光伏发电技术在全球范围内得到了广泛的应用和发展。
然而,目前太阳能光伏发电的效率仍有待进一步提高,以满足日益增长的能源需求和降低成本。
本协议旨在明确各方在太阳能光伏发电效率提升研究方面的责任、权利和义务,确保研究工作的顺利进行和目标的实现。
11 背景介绍当前太阳能光伏发电的发展现状,包括市场规模、技术水平和存在的问题。
阐述提高光伏发电效率的重要性和紧迫性,以及对能源领域和环境保护的积极影响。
12 目的明确本次研究的总体目标是显著提升太阳能光伏发电的效率,降低发电成本,推动太阳能光伏发电技术的广泛应用和可持续发展。
2、研究范围本研究将涵盖以下几个主要方面:21 太阳能电池材料研究探索新型高效的太阳能电池材料,如钙钛矿、有机太阳能电池材料等,并对现有主流材料(如硅基材料)进行改进和优化,以提高其光电转换效率。
22 光伏发电系统优化设计研究光伏发电系统的拓扑结构、电路设计和控制策略,优化系统的能量转换和传输效率,降低系统损耗。
23 设备性能提升与创新关注光伏组件、逆变器、储能设备等关键设备的性能提升和创新,提高设备的可靠性和稳定性,减少故障发生率。
3、研究方法为实现研究目标,将采用以下综合研究方法:31 实验研究搭建实验平台,进行不同材料、结构和参数的太阳能电池及光伏发电系统的实验测试,获取实际性能数据。
32 理论分析与模拟运用量子力学、半导体物理等理论知识,结合计算机模拟软件,对太阳能电池的工作原理和性能进行分析和预测,为实验研究提供理论指导。
太阳能光伏发电系统的效率与优化研究摘要:太阳能光伏发电是一种环保、可持续的能源解决方案,目前正受到全球范围内的广泛关注。
然而,目前的太阳能光伏发电系统还存在一些效率和优化方面的挑战。
本文将讨论太阳能光伏发电系统的效率以及可能的优化方法。
引言:随着能源需求的不断增长和对环境保护的关注日益增强,太阳能光伏发电系统作为一种环保、可持续的能源解决方案正逐渐得到广泛应用。
然而,太阳能光伏发电系统的效率和优化问题仍然是该技术发展的重要挑战。
本文将探讨太阳能光伏发电系统的效率与优化研究。
1. 太阳能光伏发电系统的效率问题太阳能光伏发电系统的效率是指太阳能转化为电能的比率。
目前,太阳能光伏发电系统的效率还比较低,主要受到以下因素的影响:1.1 光伏电池材料光伏电池是太阳能光伏发电系统的核心组件,不同材料的光伏电池具有不同的转换效率。
目前,硅是最常用的光伏材料,但其转换效率有限。
因此,研究人员正在寻找新的光伏材料,以提高太阳能光伏发电系统的效率。
1.2 光照条件太阳能光伏发电系统的效率受到光照条件的影响。
在阴天或夜晚,太阳能光伏发电系统的效率较低。
因此,如何在各种光照条件下优化发电系统的效能是一个重要的研究方向。
1.3 温度效应光伏电池的工作温度会影响其转换效率。
在高温环境下,光伏电池的效率会降低。
因此,研究如何在不同温度下优化太阳能光伏发电系统的效率是非常重要的。
2.太阳能光伏发电系统的优化方法为了提高太阳能光伏发电系统的效率,研究人员提出了许多优化方法。
以下是一些常用的优化方法:2.1 系统配置通过优化太阳能光伏发电系统的配置,可以提高其整体效率。
这包括选择合适的光伏电池材料、优化组件的布局和安装角度等。
2.2 调控算法使用优化算法可以提高太阳能光伏发电系统的效率。
调控算法可以通过最大化电池输出功率或最小化系统成本等目标来确定最佳操作策略。
2.3 温度管理通过有效的温度管理,可以减少光伏电池的温度影响,提高系统效率。
光伏发电系统中的发电效率分析与优化随着全球对可再生能源的日益关注和环境保护的要求,光伏发电作为一种清洁能源逐渐成为被广泛利用的发电方式。
然而,光伏发电系统中的发电效率一直是一个重要的研究方向。
本文将从不同角度对光伏发电系统中的发电效率进行分析,并提出优化方案。
一、光伏发电系统的组成与工作原理光伏发电系统主要由光伏阵列、直流-交流逆变器、电网连接和电网测控等组成。
当太阳光照射到光伏电池上时,光子与电池材料相互作用,产生电子-空穴对。
通过调控电场分布,将电子与空穴分离,并导出到电路中产生电流。
逆变器将直流电转换成交流电,并通过电网连接将电能供应给用户。
因此,光伏发电系统中的发电效率与光伏电池的转换效率以及系统中能量转换的损耗密切相关。
二、光伏电池的转换效率分析光伏电池的转换效率是指太阳辐照度到电能转换的效率。
光伏电池主要受到以下因素影响:光伏材料的选择、结构设计、光谱匹配、接触电阻、反射损失和温度等。
通过不同材料的比较与分析,选择适合的光伏材料可以提高光伏电池的转换效率。
此外,合理的结构设计可以减小光伏电池的内部损耗,提高阳光的利用率。
对于不同光谱分布的太阳光,合理匹配光伏电池的吸收谱可以提高其转换效率。
同时,通过降低接触电阻、减小反射损失以及控制温度等措施,也可以提高光伏电池的转换效率。
三、光伏发电系统中能量转换的损耗分析光伏发电系统中,能量转换的损耗主要包括:光电转换效率损失、直流-交流逆变器的损耗、电网连接的损耗以及系统中的传输与变换损耗等。
其中,光电转换效率损失是光伏电池在工作过程中因非理想条件导致的损耗,包括光伏电池的暗电流、对流与辐射损耗等。
直流-交流逆变器是由于电能转换过程中的电磁放大与电磁振荡而产生的损耗。
电网连接的损耗主要包括线路电阻、电缆损耗以及变压器损耗等。
通过降低这些损耗,可以提高光伏发电系统的发电效率。
四、光伏发电系统的优化策略为了提高光伏发电系统的发电效率,应从不同方面进行优化。
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。
光伏发电系统设计与效率优化研究光伏发电系统是一种利用太阳能将光能转化为电能的设备,它对于解决能源问题,减少环境污染具有重要意义。
在光伏发电系统的设计和运行中,效率优化是一个关键的问题。
本文将就光伏发电系统的设计和效率优化展开研究,探讨如何提高光伏发电系统的效率。
首先,光伏发电系统的设计需要考虑多个因素,包括组件的选型、组件的布局、逆变器的选择等。
在组件选型中,应选择高效率、高可靠性的光伏组件,以确保系统的稳定运行和较高的发电效率。
组件的布局也需要考虑到固定倾角和可调倾角两种方式,根据不同地区的光照情况和季节变化来决定最适合的布局方式。
而逆变器的选择则需要考虑其转换效率和功率因数等因素,以充分利用光伏发电系统所产生的电能。
其次,光伏发电系统的效率优化可以从多个方面来考虑。
首先是光伏阵列的设计和构建,包括阵列的倾角、朝向角度的选择、组件的间距以及阴影的遮挡等。
合理设计和布置阵列可以提高系统的光吸收率,从而提高光伏发电系统的发电效率。
其次是通过优化光伏发电系统的电路连接和光电转换效率来提高系统效率。
在电路连接方面,采用合适的电缆规格和布线方式,减少电缆损耗和阻抗对系统效率的影响。
同时,在光电转换过程中,通过优化光电转换器件的材料和结构,提高器件的能量转换效率,进一步提高系统效率。
此外,光伏发电系统还可以通过最大功率点跟踪(MPPT)技术来提高效率。
MPPT技术可以根据光照条件的变化,调整光伏发电系统的工作点,以达到输出功率的最大化。
最后,光伏发电系统的效率优化还需要考虑光伏发电系统的维护和监控。
定期对系统进行巡检和维护,及时清洁太阳能电池板的表面,以确保光吸收的效果,减少能源损耗。
同时,监控系统的运行状态,了解系统的发电效率,及时发现并解决故障,提高光伏发电系统的效率和可靠性。
总而言之,光伏发电系统的设计与效率优化是一个系统工程,需要综合考虑多个因素。
在设计阶段,需要选择合适的组件和设备,并合理地布置光伏阵列。
太阳能光伏发电系统的性能研究与优化近年来,随着环保意识的普及和太阳能技术的不断成熟,太阳能光伏发电系统成为了可持续发展的重要组成部分,其应用范围也日益广泛。
然而,目前太阳能发电在发电效率、系统稳定性和生产成本等方面存在着一些问题,因此对太阳能光伏发电系统的性能研究与优化具有重要的现实意义。
一、性能研究方案性能研究的第一步是对太阳能光伏发电系统中的每个部件进行详细分析,以确定其在系统中的功能、性能和作用。
就太阳能光伏发电系统而言,包含以下主要部分:1.太阳能电池板:太阳能电池板由太阳能电池组成,其主要功能为将太阳能转化为电能。
其性能的好坏直接影响系统的发电效率。
2.电池储存系统:将太阳能电池板所发出的电流储存,为其提供可靠的电源。
3.逆变器:太阳能电池板发出的直流电需要转化为交流电才能使用。
逆变器就是把太阳能电池板发出的电流转化为交流电的设备。
4.监控与保护系统:监控和保护系统可以监测电池储存电量和系统运行状态,保护系统免受损坏。
在确定了每个部件的作用之后,接下来需要确定对应的性能指标。
1. 太阳能电池板性能指标:太阳能电池板主要的性能指标包括:A. 转换效率:即太阳能电池板所能转化的太阳能占总太阳能的比例,影响系统的发电效率。
B. 光电流和暗电流:相当于漏电流,可以反映太阳能电池板的隔离效果。
C. 开路电压和短路电流:描绘太阳能电池板的最大输出电流和电压。
D. 温度系数:表示太阳能电池板输出电能和温度变化的相关程度。
温度系数为正数,当温度升高时,输出电能会下降。
2. 电池储存系统性能指标:电池储存系统的性能指标主要包括:A. 蓄电池电量:蓄电池电量越大,系统储存能力越强。
B. 充放电效率:影响能量转化过程的效率。
C. 充电速度:影响系统储存速度和连续发电的能力。
D. 循环寿命:经过多少次循环充放电后,蓄电池的储电量能保持初始储存电量的多少百分比。
3. 逆变器性能指标:逆变器的性能指标主要包括:A. 逆变效率:即从直流到交流的电能转化效率。
光伏发电系统的效率与优化研究第一章:光伏技术的发展与应用光伏发电系统是一种利用太阳能将光转化为电能的技术。
光伏技术的应用与发展早已成为当今工业界国际前沿的研究方向。
随着环保意识的提升以及对可再生能源需求的增加,光伏发电技术在能源领域的应用越来越广泛。
第二章:光伏发电系统的效率研究为了提高光伏发电系统的效率,研究人员采取了多种手段。
首先是太阳能电池的材料研发。
通过不断研究和探索,科学家们发现了一系列具有良好光电转化性能的材料,如硅、镓、硫化铜等。
这些新型材料的应用大大提高了光伏系统的效率。
第三章:光伏发电系统的优化技术除了材料的研究外,光伏发电系统的结构和设计也对效率有着重要影响。
例如,光伏组件的布置方式可以选择单轴或双轴跟踪系统,以追踪太阳的运动轨迹,最大程度地利用太阳能。
此外,光伏发电系统的阴影遮挡和面板清洁等因素也会对系统效率产生影响,因此需要合理安排光伏组件的摆放位置以及定期进行清洁维护。
第四章:光伏发电系统的效益分析对于光伏发电系统的效益评估应该综合考虑多个因素。
首先是经济效益,即光伏发电系统的投资收益情况。
其次是环境效益,光伏发电系统能够减少对化石能源的依赖,从而减少二氧化碳等温室气体的排放,对于环境保护具有重要意义。
同时,光伏发电系统还可以为乡村地区以及偏远地区提供可靠的电力供应,改善能源和电力供应不足的问题。
第五章:光伏发电系统的未来展望当前,光伏发电技术仍处于不断发展的阶段。
一方面,研究人员正在寻找更好的光伏材料,以进一步提高光电转化效率。
另一方面,光伏技术结合储能技术的发展也为光伏发电系统的应用提供了新的可能。
例如,利用电池储能技术,可以将白天产生的多余电能存储,晚上再供电使用,以实现全天候的电能供应。
综上所述,光伏发电系统的效率与优化是一个复杂而又具有挑战性的研究领域。
通过不断改进材料、优化结构和设计,提高光伏系统的效率成为研究人员的重要目标。
同时,光伏发电系统的广泛应用将为社会带来经济、环境和能源等多方面的效益。
衡水区域光伏发电效率分析研究摘要:光伏发电近年来发展迅速,它节能环保,安全可靠,无噪声,无污染排放外,绝对干净;作者对衡水地区光照情况进行分析并对已安装的发电设备进行了研究,对光伏发电的效率做出分析结果。
关键词:光伏发电;效率一、光照情况衡水地处北温带位于中纬度亚欧大陆东岸,主要受季风环流的支配,是东亚季风盛行的地区,属暖温带半湿润季风性气候。
主要气候特征是,四季分明,春季多风,干旱少雨;夏季炎热,雨水集中;秋季气爽,冷暖适中;冬季寒冷,干燥少雪。
冬半年多西北风,气温较低,降水也少;夏半年太平洋副热带暖高压加强,以偏南风为主,气温高,降水也多。
有时会有春旱。
衡水的年平均气温约为14℃,7月最热,月平均温度28℃;历史最高温度是41.6℃。
1月最冷,月平均温度-2℃。
历史最低温度是-17.8℃。
年平均降水量在360-970毫米之间,(1949-2010)平均值是600毫米上下。
年日照时数大于2000小时,全年辐射总量在502~670 kWh/m2年之间。
光照资源充足较为充足。
二、发电量如何计算1、计算公式:发电量=光伏安装容量*峰值日照时数*365天*系统发电效率*衰减修正系数*灰尘、温度修正系数*倾斜角修正系数由中国公布的数据显示可知,该地区峰值日照时数为4.30小时。
2、系统发电效率:目前,大多数系统逆变器发电效率符合欧洲标准效率≥98% ,因线缆造成的系统损失在小型分布式光伏系统中基本可以忽略。
单晶硅大规模生产转化率:19.8——21%;大多在17.5%。
目前来看再提高效率超过30%以上的技术突破可能性较小。
多晶硅大规模生产转化率:18——18.5%;大多在16%。
和单晶硅一样,因材料物理性能限制,要达到30%以上的转化率的可能性较小。
砷化镓太阳能电池组的转化率比较高,约23%。
但是价格昂贵,多用于航空航天等重要地方。
基本没有规模化产业化的实用价值。
3、衰减修正系数:目前,根据国标要求,组件衰减每年率小于1%,25年总衰减小于20%。
太阳能光伏发电系统的性能评估与优化研究一、引言随着全球能源需求的不断增长和化石燃料的日益枯竭,太阳能光伏发电系统作为一种清洁可再生能源的代表,受到了广泛的关注和应用。
而对太阳能光伏发电系统的性能评估与优化研究,则是提高其发电效率和经济性的关键。
二、性能评估指标及方法1. 发电效率评估太阳能光伏发电系统的发电效率是评估其性能的重要指标之一。
常用的评估方法包括基于实际发电量与理论最大发电量之间的比值计算。
同时,还可以根据光伏组件的温度、辐照度和光谱等参数建立数学模型,通过模拟计算得出系统的发电效率。
2. 经济性评估除了发电效率,光伏发电系统的经济性评估也是评估其性能的重要指标。
经济性评估可以考虑投资回报率、成本效益比、生命周期成本等指标。
同时,还应考虑到光伏组件的寿命、维护费用和运营成本等因素,以全面评估系统的经济性。
三、性能优化方法1. 光伏组件优化光伏组件是太阳能光伏发电系统的核心部件,通过优化光伏组件的结构和材料,可以提高系统的发电效率。
例如,采用高效率的太阳能电池,改进组件的光吸收能力和光电转换效率。
此外,还可以优化组件的布局和阵列方式,提高光伏组件的利用率。
2. 光照条件优化光照是影响太阳能光伏发电系统发电效率的重要因素之一。
优化光照条件可以通过选择适宜的安装位置和角度,最大限度地吸收阳光能量。
此外,还可以采用太阳能跟踪装置,实时调整组件的角度,使其始终面向太阳,提高光伏发电系统的发电效率。
3. 系统运行与维护优化光伏发电系统的运行和维护也直接关系到系统的发电性能。
保持组件清洁、防止积雪和树叶覆盖,定期检查和维护系统,确保其正常运行。
此外,采用智能监控和故障预警系统,及时发现和解决问题,进一步提高系统的性能。
四、案例分析以某光伏发电站为例,对其性能进行评估与优化。
通过安装太阳能跟踪装置和调整组件角度,太阳能光伏发电系统的发电效率得到明显提升。
同时,对光伏组件进行清洁和维护,减少光伏组件的损耗,进一步提高了系统的经济性。
光伏发电系统中发电效率的优化随着全球经济的不断发展和环境保护意识的不断提高,新能源技术已成为人们关注的热点。
光伏发电作为一种可再生能源技术,具有广泛应用前景。
但是,光伏发电系统的发电效率直接影响着其应用范围和经济效益。
因此,优化光伏发电系统的发电效率成为了目前研究的热点之一。
一. 光伏发电系统的发电效率光伏发电系统的发电效率是指光伏电池将光能转化为电能的能力。
影响光伏发电系统发电效率的因素很多,主要有以下几方面:1. 光照强度光照强度是影响光伏发电系统发电效率的主要因素。
在相同的条件下,光照强度越高,光伏电池的发电效率就越高。
2. 温度光伏发电系统的温度对其发电效率也有影响。
在相同的光照强度下,温度越高,光伏电池的发电效率就越低。
3. 湿度湿度也是影响光伏发电系统发电效率的因素之一。
在相同的条件下,湿度越高,光伏电池的发电效率就越低。
4. 光伏电池的材料和结构光伏电池的材料和结构对其发电效率也有很大影响。
比如,单晶硅光伏电池的发电效率比多晶硅光伏电池的发电效率要高,而在光伏电池结构上,采用反射镜和透镜等装置可以增强光线的聚焦程度,提高光伏发电系统的发电效率。
二. 光伏发电系统的发电效率优化为了提高光伏发电系统的发电效率,可以从以下几个方面进行优化:1. 光伏电池的安装光伏电池的安装是影响光伏发电系统发电效率的重要因素。
通过合理的安装位置和角度可以最大限度地接收光线,提高光伏发电系统的发电效率。
2. 运行管理在光伏发电系统的运行管理中,需要注意定期对光伏电池进行清洗和维护,同时保证系统的运行稳定性。
这样可以有效保证光伏发电系统的发电效率。
3. 光伏电池的选择在购买光伏电池时,需要根据实际需求选择合适的材料和结构。
根据光伏电池的发电效率和成本比较,选择性价比更高、发电效率更优的光伏电池。
4. 应用技术在光伏发电系统的应用技术上,可以采用光伏跟踪系统、反射式光伏电池、集中光伏系统等技术来提高光伏发电系统的发电效率。
光伏发电系统发电效率研究摘要:在生活中太阳能、风能和生物质能是各国最为看好的可再生能源, 可再生能源的利用对于满足能源需求、改善能源结构、应对环境压力、保证经济发展等方面具有重要意义。
近几年来,太阳能以其特有的优势成为各国关注的焦点, 尤其是太阳能光伏发电得到了持续应用和发展。
本文分析了光伏发电系统发电效率的相关方面。
关键词:光伏发电系统;发电效率;分析
引言
在人们对能源需求急剧增加,而化石能源日益匮乏的背景下, 开发和利用太阳能等可再生能源越来越受到重视。
世界各国政府纷纷把充分开发利用太阳能作为可持续发展的能源战略决策, 其中光伏发电最受瞩目。
太阳能光伏发电是新能源的重要组成部分,被认为是当前世界上最有发展前景的新能源技术, 各发达国家均投入巨额资金竞相研究开发,并积极推进产业化进程, 大力拓市场应用。
太阳能的利用虽然是无地域限制,随处可得, 但目前光伏发电系统效率偏低是光伏发电大规模推广应用的瓶颈, 因此如何最大限度地利用光伏阵列所产生的能量是关键问题所在。
1、概述
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。
21 世纪的今天,人类在能源利用方面面对着巨大的挑战,这主要包括:大规模地开采及不合理地利用煤、石油、天然气等非可再生资源,造成了非可再生资源储量的锐减和枯竭;另一方面,以煤、石油、天然气等化石燃料为主的传统能源体系在人类强调走可持续发展道路的今天遇到了极大的限制。
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。
光伏电池是光伏发电系统的核心部件,其输出电流、电压的大小和稳定情况不仅与电池本身结构等参数有关,而且还很大程度地随着环境温度、光照的改变而波动起伏。
同时由于外界环境因素变化无常,致使光伏电池的输出特性表现为非线性,因而在一天当中某一特定工作条件之下,光伏电池功率输出存在唯一的最大值点。
为了更有效地利用光伏电池,应当采取一定的控制技术,来确保光伏电池实时都能输出最大功率,这即是最大功率跟踪
(MaximumPowerPointTracking, MPPT技术。
在实际光伏发电系统中,装设MPPT 控制装置,能够有效提高光伏电池的发电效率。
2、光伏发电存在的问题
近年来光伏发电虽然从技术和市场上都得到了飞速发展, 但值得注意的是,
光伏发电自身存在一些问题需要亟待解决:
1)发电效率偏低,目前我国火电机组年利用小时数一般可达500 小时以上, 最高可达7000小时以上,水电年机组利用小时约在3500小时左右, 而光伏组件只有2000 小时左右。
2)发电成本偏高, 目前生产一度电, 火电成本约为0.4~0.5 元, 水电成本约为
0.2~0.3 元, 核电成本约0.3~0.4 为元, 风电成本约在0.6 元以上, 而光状发电成本在1 元以上;从上网电价看, 风电上网电价约为火电1.3 倍,而光伏上网电价约为火电的2.2 倍。
要提高光伏发电在可再生能源应用中的比例, 必须从提高效率和降低成本两方面入手, 这就需要从光伏组件的材料与制作工艺、光伏阵列的配置优化、逆变器的拓扑与控制等多方面考虑, 寻找一切尽可能提高光伏发电效率与降低成本的方法。
3、效率影响因素分析
3.1 、自然环境因素: 光辐照资源、温度太阳福射强度指太阳投射到组件单位面积上的福射功率, 这里的温度是环境温度, 光伏组件的工作温度一般比环境温度高。
根据光伏组件的工作特性, 其输出电压和电流都会随着太阳福射强度和温度的变化而变化,因此环境因素会影响光伏组件的工作性能, 从而影响光伏组件的转换效率。
3.2 、光伏组件
光伏组件的光电转换效率、组件标称功率偏差、组件的光照人射率和组件初始光致
衰退效应这4 个方面因素影响光伏电站效率。
光伏组件的转换效率越高、标称功率正偏差越大、光照人射率越高、光致衰退效应越小,光伏电站效率越高。
如果光伏组件衰减越慢,电站长期效率越高。
3.3 、光伏组件匹配由于制造工艺限制,同型号的光伏组件存在制造误差。
当组件构成方阵时,会产生组件匹配损失,组件串联时会产生电流损失,组件并联时会产生电压损失。
组件匹配损失范围在1.5%一3%,典型值为2%。
3.4 、电池温度光伏电池的工作温度对光伏方阵的输出功率响重大影响,单晶硅电池功率温度系数为一0.5 %/C即电池工作温度上升1C,电池输出功率降低0.5 %。
如果由于环境温度和太阳辐射使得电池工作温度由于标准条件工作温度35C,使得
电池功率下降17.5%,进而光伏电站效率也至少下降17.5%。
3.5、MPR损耗
MPP所造成的功率损失包括静态和动态跟踪损失。
静态跟踪损失是指最大功率点跟踪算法并不能跟踪到真正的最大功率点造成的能录损失,如目前采用的的扰动观察法和电导增量法,这两种算法由是基于扰动步进行最大功率点踪,所以在最大功率点附近会产生振荡, 从而造成能量损失。
动态最大功率点跟踪损失是指在进行最大功率跟踪过程中, 外界环境辐射强度、温度等发生变化时,最大功率点跟踪算法不能跟踪到真正的最大功率点造成的能量损失。
3.6 、线损、变压器损耗
光伏发电系统内部的各个环节都需要使用电缆来进行电能传输, 因此传输过程中必然存在阻抗损耗。
对于大型光状发电系统, 交流电能并网前需要变压器升压, 其系统损耗相对于小型光伏发电系统多了变压器损耗。
4、优化
4.1 、建筑物表面对光伏发电的影响
对于地面大型光伏电站, 光伏阵列基本能采用最优倾角和方位角进行安装, 但对于分布式光伏发电系统,尤其是建筑光伏, 其朝向和倾角就有各种各样的可能,如光伏幕墙、斜屋顶等。
对于建筑光伏, 组件倾角和方位角朝向的选择需考虑建筑的美观度、阵列安装的复杂度以及建筑物的朝向等, 因此在设计安装应在保证安装可行的基础上尽量降低建筑物对光伏阵列发电量的影响。
4.2 、优选设备,特别是优选组件和逆变器。
在试验电站里,对比不同组件或逆变器的发电量,进而确定最佳性价比的设备。
4.3 、积极进行系统集成研发工作,主要目标是提高效率、降低成本,包括开展系统解决方案的研发和推广;新技术、新产品的跟踪和应用; 光伏电站及其环节的(效率)检测和分析;技术信息化(数据库)以及工程共性难题研究和解决。
4.4 、逐步提高光伏电站设计技术水平,能够根据地理位置、气候条件、污染情况、客户需求、风险控制和生态环境等条件设计最佳的光伏发电系统。
4.5 、加强光伏电站效率检测和工程评价工作。
构建电站效率检测、优化方案研发、示范电站测试、工程项目推广等环节组成的循环机制,不断提高光伏电站性能。
结束语
光伏电站发电系统其自身的特点, 沿用传统跟踪模式会使建设成本攀高,甚至提高的发电效率还不足于弥补建设成本的升高, 本文分析了光伏发电系统效率的提高的相关方面,但是其还是有需要不足,需要进一步的研究采取相应的措施。
参考文献
[1] 刘伟铭. 光伏发电系统最大发电量的研究[D]. 辽宁大学,2013.
[2] 柴亚盼.光伏发电系统发电效率研究[D]. 北京交通大学,2014.
⑶朱艳伟.光伏发电系统效率提高理论方法及关键技术研究[D]・华北电力大
学,2012.。