光伏组件问题系列总结——部分遮挡对组件输出特性的影响

部分遮挡下光伏组件MPPT技术研究李芷萧;袁旭峰;胡实;高志鹏;朱余林【摘要】因云雾、植物、建筑等物体遮挡,或光伏器件本身的不一致性,可能导致多个功率极值出现,从而使传统的最大功率点跟踪方法失效.在光伏组件出现多功率极值的条件下,采用合理最大功率追踪算法,不陷入局部最大功率点,找到全局最大功率点值得研究.文中提出结合粒子群优化和常规最大功率点跟踪的复合算法,用于实现最大功率点跟踪,并与常规最大功率点跟踪算法进行仿真实验比较.以解决光伏组件工作在恶劣条件下的严重功率失配问题,提高光伏组件的能量转换率,保护光伏组件不受损坏.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2019(042)012【总页数】6页(P66-71)【关键词】部分遮挡;光伏组件;MPPT技术;PSO算法寻优;功率极值;局部最大功率点【作者】李芷萧;袁旭峰;胡实;高志鹏;朱余林【作者单位】贵州大学电气工程学院,贵州贵阳 550025;贵州大学电气工程学院,贵州贵阳 550025;贵州大学电气工程学院,贵州贵阳 550025;贵州大学电气工程学院,贵州贵阳 550025;贵州大学电气工程学院,贵州贵阳 550025【正文语种】中文【中图分类】TN366-340 引言光伏（Photovoltaic，PV）组件发电由于清洁、环保和灵活的配置，已成为新能源发展的主流[1]。

光伏组件输出功率随机波动，需要使用最大功率点跟踪法（Maximum Power Point Tracking，MPPT）实现最大功率输出。

在均匀光照强度下，光伏组件的P-U输出特性曲线呈单峰形态。

然而，因云雾、植物、建筑等物体遮挡，或光伏器件本身的不一致性，可能导致多个功率极值出现，从而导致常规MPPT法的失效[2-3]。

文献[4-6]使用直接输入电压或功率控制、扰动观察法（Perturbation and Observation，P&O），电导增量法（Incremental Conductance，Inc Cod），线性近似和模糊逻辑控制方法。

浅谈如何优化设计降低阴影遮挡对光伏系统发电量的影响1 阴影遮挡单片电池片对组件输出功率的影响国内目前多晶硅电池组件使用率比较高。

我们先来看下单块电池组件的一片电池片在不同程度受阳光遮挡后，对整个组件的输出功率影响。

测试组件：京瓷KD135GH一2PU光伏组件（一种组件含三个旁路二极管，一种组件不含旁路二极管），含有6×9=54片电池片。

测试条件：将组件中的一个电池片从无遮挡到100%遮挡。

采用54片电池片串联的组件，其有3个旁路二极管。

实验检测在有旁路二极管和没有旁路二极管两种组件，对一片电池片进行不同程度的阳光遮挡时的组件输出功率。

实验结果及小结：单一电池片受阴影遮挡比较小的情况下，不管组件是否含有旁路二极管，对整个组件输出功率的影响也比较小。

但在电池片受阳光遮挡超过35%左右，含有旁路二极管的电池组件，电池片受遮挡面积不管增加多少，其输出功率几乎没有变化。

2 阴影遮挡组件对串联及并联阵列的影响对光伏组件进行串联平铺及并联平铺两种方式布置，然后采用水平阴影遮挡与垂直阴影遮挡两个不同方面逐渐遮挡，对阵列输出功率进行测试。

串联实验实验方法：（1）时间：2月22日11：00-13：00；天气：晴朗；方式：将5块135 W光伏组件（I～V）串联平铺于无遮挡空旷地带。

（2）将组件测试仪与光伏组件连接，稳定0.5h后开始测量。

组件横放，对电池片进行纵向依次编号，按照表1中的实验序号来进行垂直和水平遮挡实验。

最终得出实验结果。

串联实验结果及小结：由于旁路二极管的存在，在水平遮挡时，遮挡电池组件同一旁路二极管的电池片（表1中第1、2行为一个旁路二极管线路），对于组件的影响等同。

在垂直遮挡时，由于当遮挡到第三个电池片后（遮挡到整个组件的两路旁路二极管线路），整个组件的输出功率就达到最低值。

并联实验实验方法：（1）时间：5月19日11：00-14：00；天气：晴朗；方式：将10块光伏组件分成两组串联，每组5块，然后将两组串联后的组件再并联连接，平铺于无遮挡空旷地带。

影响光伏电池、模块输出特性的因素引言随着可再生能源的发展和环境保护意识的增强，光伏电池作为一种重要的太阳能利用技术，越来越受到关注。

光伏电池和模块的输出特性是评估其性能的重要指标之一。

本文将探讨影响光伏电池和模块输出特性的主要因素。

光伏电池的材料特性光伏电池的材料特性直接影响其输出特性。

典型的光伏电池材料包括单晶硅、多晶硅、非晶硅等。

单晶硅光伏电池具有较高的效率和较低的光感应速度，适合于高效率的应用。

多晶硅光伏电池具有较低的成本和较高的稳定性，广泛应用于地面和屋顶光伏系统中。

非晶硅光伏电池具有较高的柔韧性和较低的材料成本，适用于一些特殊应用场景。

温度效应温度是影响光伏电池和模块输出特性的主要因素之一。

光伏电池的输出功率与温度呈负相关关系。

高温会导致光伏电池内部电阻增加，从而降低了输出功率。

因此，合理的散热设计和温度控制对于确保光伏电池和模块的正常工作非常重要。

光照强度和角度效应光照强度是影响光伏电池和模块输出特性的另一个关键因素。

光照强度较低时，电池的输出功率较低，反之亦然。

在实际应用中，考虑到太阳光的入射角度变化，光伏电池和模块的输出特性也会随之改变。

因此，在光伏系统的设计中，需要合理选择光照强度和角度，以获得最佳的输出效果。

阴影效应阴影效应会对光伏电池和模块的输出特性产生明显影响。

当光伏电池或模块有部分区域被遮挡时，该区域的输出功率会显著降低，且可能导致整个光伏电池或模块的性能下降。

因此，在安装光伏系统时，需要避免阴影的产生，或采取优化设计，如使用细分模块或并联连接多个光伏电池等方法，以减少阴影效应。

污染和老化光伏电池和模块的表面污染会影响其输出特性。

灰尘、涂料、树叶等污染物会降低太阳能光的入射效率，导致输出功率的降低。

此外，光伏电池和模块的老化也会引起输出特性的变化。

因此，定期的清洁和维护是确保光伏电池和模块稳定输出的重要手段。

结论影响光伏电池和模块输出特性的因素是多样的，包括材料特性、温度、光照强度和角度、阴影效应以及污染和老化等。

被部分遮挡的串联光伏组件输出功率、电压、电流有什么变化？
无论是太阳能电池组件还是阵列，在使用过程中都将不可避免地被遮挡。

这是由于太阳能电池表面可能会不清洁，可能会划伤，可能会有来自建筑物甚至云层的阴影。

一旦太阳能电池(组件)被遮挡，遮挡部分得到的太阳能辐射值就会减少，显然被遮挡部分的太阳能电池(组件)的输出功率就会减小，如果被遮挡的是并联部分，那么问题较为简单，只是该部分贡献的电流将减小；如果被遮挡的是串联部分，则问题严重得多，一方面会使整个回路的输出电流减小为该遮挡部分的电流，另一方面，被遮挡部分的太阳能电池将作为耗能器件以发热方式将其他未遮挡的太阳能电池串产生的多余地能量消耗掉。

而且长时间的阴影会造成组件产生热斑，这样的局部温度就会很高，甚至烧坏太阳能电池组件。

串联使用中当太阳能电池被遮挡时，回路的输出功率与遮挡面积不是线性关系。

即一个组件中即使只有一片太阳能电池被遮挡，整个组件的输出也将大幅度降低。

因为光伏电池、组件的输出功率取决于太阳光照强度、太阳能光谱的散布和光伏电池的温度、暗影、晶体构造。

所以光伏电池、组件的丈量在标准条件下(STC 进行，丈量条件被欧洲委员会定义为 101 号标准，其条件是：光谱辐照度为1000 瓦/平米 ;光谱AM1.5; 电池温度 25 摄氏度。

在该条件下，太阳能光伏、电池组件所输出的最大功率被称为峰值功率，其单位表示为瓦 (Wp。

在好多状况下，太阳能电池的光照、温度都是不停变化的，所以组件的峰值功率往常用模拟仪测定并和国际认证机构的标准化的光伏电池进行比较。

(1 温度对光伏电池、组件输出特征的影响大家都知道，光伏电池、组件温度较高时，工作效率降落。

跟着光伏电池温度的高升，开路电压减小，在20-100 摄氏度范围，大概每高升 1 摄氏度，光伏电池的电压减小 2mV; 而光电流随温度的高升略有上涨，大概每高升 1 摄氏度电池的光电流增添千分之一。

总的来说，温度每高升 1 摄氏度，则功率减少0.35%。

这就是温度系数的基本观点，不同的光伏电池，温度系数也不同样，所以温度系数是光伏电池性能的评判标准之一。

(2 光照强度对光伏电池组建输出特征的影响光照强度与光伏电池、组件的光电流成正比，在光强由100-1000 瓦每平米范围内，光电流一直随光强的增添而线性增添 ;而光照强度对电压的影响很小，在温度固定的条件下，当光照强度在400-1000 哇每平米范围内变化，光伏电池、组件的开路电压基本保持不变。

所以，光伏电池的功率与光强也基本保持成正比。

(3 暗影对光伏电池、组件输出特征的影响暗影对光伏电池、组件性能的影响不行低估，甚至光伏组件上的局部暗影也会惹起输出功率的显然减少。

所以要注意防止暗影的产生，实时清理组件表面，防备热斑效应的产生。

一个单电池被完整遮挡时，太阳电池组件输出减少 75%左右。

固然组件安装了二极管来减少暗影的影响，但假如低估局部暗影的影响，建成的光伏系统性能和投资见效都将大大降低。

【注意】由于篇幅限制，以下只给出文章的开头部分，全文过长，无法一次展示。

请根据需要调整分节。

太阳电池组件阴影遮挡问题实验研究引言太阳能作为一种可再生能源，具有广阔的应用前景。

太阳电池组件是将太阳光转化为电能的关键设备，但其性能容易受到阴影遮挡的影响。

本文对太阳电池组件在阴影遮挡情况下的工作状况进行了实验研究，旨在了解并解决阴影遮挡问题对太阳能利用的影响。

1. 阴影对太阳电池组件的影响太阳电池组件的工作原理是将太阳光转化为电能。

然而，当太阳电池组件的一部分或整体遭受阴影遮挡时，其性能将受到明显影响，具体有以下几方面：1.1 降低输出功率阴影遮挡会导致太阳电池组件局部或整体的输出功率降低。

由于光照不均匀，阴影部分产生的电流与其他正常照射区域产生的电流不同步，从而降低了总体输出功率。

1.2 影响组件温度阴影处的太阳电池组件和阳光直接照射处的组件温度可能存在明显差异。

这种温差会导致阴影部分的电池组件产生热点，进而造成性能退化和寿命缩短。

1.3 引发破损风险在多组串联的情况下，当组件中的一部分遭受阴影遮挡时，该部分产生的电流会变成以下连接组件的回路，从而使正常工作的组件受到过流的影响，甚至导致烧毁。

1.4 削减总体系统发电量阴影遮挡会导致太阳电池组件的部分功率损失，在大规模的太阳能发电系统中，这可能会对整体发电量产生重要影响。

减少阴影遮挡对于提升太阳能发电效率具有重要意义。

2. 阴影遮挡问题的解决方法针对太阳电池组件的阴影遮挡问题，研究者提出了多种解决方法，主要包括以下几种：2.1 优化阵列布局在设计太阳能发电系统时，合理布局太阳电池组件的位置，避免可能导致阴影遮挡的因素，如建筑物、树木等。

通过优化布局，可以最大程度地减少阴影遮挡情况的发生。

2.2 使用阴影转换材料阴影转换材料是一种可以将阴影区域的光转化为电能的材料。

该材料可以应用在太阳电池组件的周围，将产生的阴影转化为可利用的电力，从而减少阴影对太阳能利用的影响。

光伏组件问题系列总结——部分遮挡对组件输出特性的影响1.0绪论众所周知，晶体硅太阳电池组件的表面阴影、焊接不良及单体电池功率不匹配等因素是导致输出功率降低的主要原因，研究这些因素的影响不仅对制造晶体硅太阳电池组件有指导作用，而且也有利于人们正确判断光伏发电系统输出降低或失效的原因。

国外曾经有人报道一些在现场用了10到15年的组件电特性已经恶化。

其I-V特性曲线已经和一些普通的光伏组件差别很大，而这种变化的I-V曲线可以用来分析晶体硅太阳电池组件输出降低的原因。

本文主要讨论了遮挡部分电池组件输出特性的影响，并用计算机对核过程进行了模拟。

2.0模拟方法在晶体硅太阳电池组件中，当有电池被遮挡时，组件的输出特性可以用下式表示：这些参数估算时可以用一些参数代替：n=1.96，I0=3.86X10-5（A）,Rsh=15.29（Ω）。

a=2.0x10-3，Vbr=-21.29（V），nn=3.R3=0.008.组件中有电池被遮盖时的电路可以用图片三来表示，正常的电池和被遮盖住的电池在组件中是串联关系，因此电压V和电流I满足以下等式：组件中电池被遮挡时的模拟电路其中，Iph1代表组件中普通电池的光电流，Iph2代表遮挡电池产生的光电流，与等式（2）中的遮挡透过率有关系，例如，当遮挡透过率为35%时，Iph2是Iph1的0.35倍。

通过解（3）-（6）式可以计算出I-V的特性。

二、实验图2（a）和（b）是通过改变阴影透过率的情况下分别计算和实际测量的I-V特性曲线。

当组件上的一个电池用不同的透过率（一个组件由36块电池组成）时，短路电流大致变化不大。

结果是透过率越低，电流随着电压的升高下降越快。

另一方面，开路电压基本上相同。

由图可看出：测量结果与计算的结果相吻合。

图2以遮挡透过率为变量的I-V特性曲线（遮挡电池数：1）（a）计算结果，（b）测量结果图3（a）和（b）是通过改变遮挡的电池数目（阴影透过率都为35%）来计算和测量I-V的特性。

编者按：光伏电站的组件被电线、护栏、固定建筑物、光伏电站附近的植物、鸟类的粪便和灰尘等遮挡，可导致电站发电量低约20-30%!光伏人都知道，组件的两大杀手：遮挡和热斑。

有了遮挡便形成了阴影，导致发电量极具下降。

那么，阴影遮挡对发电量的影响到底有多大呢?今天就带大家一起来看看吧!真实案例山东省某客户安装的5千瓦光伏电站，西南侧有太阳能热水器，下午13:00-16:00间，前排光伏方阵被热水器阴影遮挡，共计遮挡7块光伏组件，实测电站损失发电量约30%。

外物遮挡河北某客户安装的20千瓦光伏电站，后排组件下半部分全天被前排组件遮挡，实测后排组件损失发电量约90%。

自身遮挡由于一块组件中的电池片都是串联的，每路直流组件的若干组件也是串联的，所以遮挡一块组件，甚至遮挡一块组件的其中一块电池片，都会对整组组串的功率输出造成很大的影响。

说白了就是您家的光伏系统发电量会减少，最终影响您的收益。

遮挡的危害是不是很吃惊，一直不被重视的小区域遮挡，竟然能带来这么大的影响。

阴影遮挡对于系统发电量的影响这个问题早已不再新鲜。

据测算显示，光伏系统中存在的微乎其微的树荫及电线阴影，可导致电站发电量低约20-30%!在一定条件下，光伏系统中的部分电池会被周围其它物体所遮挡，造成局部阴影，这将引起某些电池发热，产生所谓“热斑”现象。

如果阴影影响不消除而长期存在的话，当热斑效应达到一定程度，组件上的焊点熔化并毁坏栅线，从而导致整个太阳电池组件的报废。

显然，遮挡严重影响到接线盒和电池板的使用寿命，同时严重影响发电量，减少业主的收益。

遮挡源那么，光伏电站日常中最容易出现哪些遮挡源呢?一起来了解一下!一、电线、护栏光伏电站建设范围虽然固定那么几种，但是电站周围的环境却是多样不一，即便是非常专业的系统设计公司，也会把电线、电站护栏无形间的遮挡忽视。

二、固定建筑物这里的建筑物有两种：一、在建设电站前就已经存在的建筑物遮挡;二、后天建造的建筑物遮挡。

多模式遮挡效应对多晶硅光伏组件输出性能的影响研究宋向波;王康;刘明;刘廷森;唐艳玲;刘爽;林顺伦
【期刊名称】《楚雄师范学院学报》
【年(卷),期】2024(39)3
【摘要】光伏组件在实际工程应用中因各种异物遮挡会形成不同阴影遮挡,导致组件输出性能减弱。

本文以多晶硅光伏组件为研究对象,采用实验手段探究多模式遮挡效应对实际组件输出电性能的影响。

结果表明:单片电池不同遮挡比例对组件输出电压、电流、功率均有明显影响,遮挡面积越大组件功率下降百分比越大;电池遮挡片数对组件输出电压、电流、功率影响更为显著,当遮挡片数为3片时,三个时间段组件功率下降百分比均已达80%以上;不同遮挡方式对组件输出电流和功率影响较电压大,当采用双列横向遮挡方式时,功率下降百分比达95%以上;不同遮挡位置主要通过影响组件输出电流以影响输出功率,采用对角遮挡时组件功率下降百分比达到80%以上,中午时段尤为明显,接近90%。

本文研究结果为多晶硅光伏组件系统应用提供数据支持。

【总页数】8页(P8-15)
【作者】宋向波;王康;刘明;刘廷森;唐艳玲;刘爽;林顺伦
【作者单位】楚雄师范学院物理与电子科学学院;曲靖市沾益区电子政务网络管理中心
【正文语种】中文
【中图分类】TM615
【相关文献】
1.阴影遮挡对多晶硅光伏组件输出影响的实验研究
2.遮挡现象对大型并网光伏电站输出性能的影响
3.局部阴影遮挡下大尺寸光伏组件的输出特性研究
4.一天中户外光伏组件输出性能影响规律的研究
5.半片光伏组件阴影遮挡下性能模拟方法研究
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光伏组件遮挡情况分析总结杜志平新能源产业是一个新兴切迅速崛起的产业，在短短十几年间已经发展的具备了相当大的规模，我作为一名新能源电场员工，感到深深的自豪，在内蒙古地区，光伏产业已是非常完善，向电网输送着合格的电能供千家万户使用。

光伏电场分为独立光伏发电、并网光伏发电和分布式光伏发电；独立光伏发电又叫做离线光伏发电，分布式光伏发电又叫分散式发电或分布式供能。

在内蒙古地区，大部分光伏电场是并网式光伏发电，光伏组件的安装集中且密集，减少用地量，优化资源。

安装一般选择每个支架为32块组件，分上下两排，分别16块；因光照角度及支架高度制约，前后支架距离不得少于10米，即便如此，组件的遮挡问题依然导致早上及傍晚时间的发电量减少，所以对组件受遮挡的情况进行研究和处理，是非常有必要的。

在内蒙古地区，光伏组件的遮挡有大致以下几种情况：1、花草树木遮挡。

随着光伏电场的建立，将光伏组件整体进行围栏防护，电场内部的生态环境将变得非常好，花草树木的生长能力强，长势较好，虽然光伏组件离地不低于40cm，但仍然有部分草木超过组件遮挡组件，我曾在两个光伏电场见到过将羊放进光伏组件区进行放牧，但效果不明显，部分草木牲畜不吃，也试过使用除草剂进行除草，但是因为内蒙地区草木种类偏多，除草剂针对性强，广泛性差，且使用剂量非常庞大，不是合适的处理方法。

经过多次研究，根据光伏区域的地形特点，建议使用割草机进行除草，采用肩挎式割草机，在每年春季时间，对遮挡光伏组件的草木进行收割，或者将顽固草木进行移植，移植到下风向，50MW的光伏组件需要的清理人员3-4人，时间为10-15天，效果较为明显，成本较低，非常合适。

2、鸟粪及灰尘遮挡。

随着内蒙地区生态环境的改善，鸟类越来越多，群居性出现，光伏组件不可避免的出现很多鸟粪，鸟粪对光伏组件的损伤非常大，不及时处理可能破坏组件内部电路，诱发组件的损坏，目前对鸟粪及积累的灰尘还没有比较好的处理方法，一般的清洗方法对顽固的鸟粪处理的不干净，必须采用人工方式清洁，所以这种遮挡情况首先要加强光伏组件巡视人员的巡视责任感，在发现鸟粪的时候及时进行处理，其次采用人工、机器或者清洁水车清理时，要着重对重点遮挡区域进行清理。

光伏系统常见问题—发电量的损失光伏系统常见问题—损失的发电量组件侧问题组件的安装倾角或朝向不佳、有阴影遮挡、有灰尘、热斑效应等都会对发电量有影响。

下面举几个具体的项目案例来进行讲解和分析。

有几户相邻的用户采用同一品牌同一批次的260W的组件，共20块，总功率5200W，同品牌规格的逆变器1台。

几户人家的日发电量相差很大，甚至能达到5度左右。

勘察现场发现发电量相差的原因如下：1、有阴影遮挡上图中组件阴影遮挡图如上图所示组件被树木所遮挡，被遮挡的组件会对光伏组件的输出功率造成影响。

被遮挡的部分越大，功率损失的越大，对发电量的影响越明显。

如果一串联支路被隐藏的太阳能组件将被当做负载消耗其他被光照的太阳能电池组件所产生的能量，发生“热斑效应”。

所以建议组件安装在无阴影遮挡、空旷、阳光较好的位置。

2、安装倾角如上图所示,用户安装在房顶的组件，倾角可达45度，偏大。

不同的安装倾角和方位角会有不同的发电量。

当地最佳的光伏组件安装倾角和当地的地理纬度有关。

方位角我国一般都会选择正南方向，这样会使太阳能电池单位容量的发电量最大。

3、灰尘损失如上图所示：组件被灰层覆盖，灰尘的覆盖会显著的降低太阳电池组件的工作电流，从而降低组件的输出功率，灰尘对发电量的影响可能达到6%左右，所以组件要经常擦拭。

4、接线问题逆变器直流侧接反逆变器功率输出图如上图所示，组件侧直流输入的一路MC4端子接线正确，另一路接线接反了，得到的输出功率为Pac=1536.3W，当把另一侧的接线接正确后，Pac的功率输出能够达到3500W，提高了发电量。

所以建议客户，首次安装发现发电量相差较多时，首先检查接线是否正确。

2路直流输入接入一个MPPT。

逆变器直流侧接入图如上图所示：GW10K-DT逆变器，其共有两路MPPT，三路输入，用户将2路直流输入接入到1路MPPT中，当部分组件发生阴影遮挡时，会对整个电站的发电量会有影响，建议2路直流输入，分别接到2路MPPT中。

局部阴影遮挡影响光伏系统性能实验研究吴露露;王亚辉;澈力格尔;王晶晶;田瑞【摘要】研究了局部阴影遮挡对光伏组件和光伏发电系统输出性能的影响,对光伏组件在不同比例局部阴影遮挡,以及光伏系统在10％的阴影遮挡下的输出特性进行了实验研究.结果表明:光伏系统中的任意一块光伏组件的遮挡都会使整个系统的输出功率衰减;当光伏组件有超过10％部分被遮挡时,光伏系统的输出功率损失达85％以上,输出功率损失随着遮挡面积增大而增大;集中遮挡造成的功率损失大于分散遮挡,遮挡越分散对光伏系统造成的功率衰减越小.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2016(040)004【总页数】3页(P774-776)【关键词】光伏系统;阴影遮挡;输出功率【作者】吴露露;王亚辉;澈力格尔;王晶晶;田瑞【作者单位】内蒙古工业大学能源与动力工程学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学能源与动力工程学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古可再生能源重点实验室,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学能源与动力工程学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学能源与动力工程学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学能源与动力工程学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古可再生能源重点实验室,内蒙古呼和浩特010051【正文语种】中文【中图分类】TM615运行中的光伏阵列不仅受到太阳辐照度和温度的影响，也受到云层、树木、建筑物等障碍物阴影的影响。

这些阴影会造成光伏组件表面光照强度分布不均，使光伏组件的输出性能衰减，从而造成整个光伏阵列性能衰减。

国内外对局部阴影遮挡对光伏组件输出特性已有多方面的研究，但对并网型光伏系统影响的研究尚需完善。

吴小进等[1]针对串、并联光伏组件的输出特性展开理论分析，得出集中式光伏阵列处于复杂光照环境下的输出特性，采用Matlab进行仿真模拟并予以实验验证。

肖景良等[2]通过理论分析、仿真及系统实验等方法，提出在局部阴影条件下光伏阵列最大功率点的简化算法，并提出了光伏阵列优化设计方法。

局部阴影遮挡下太阳电池串联组件输出特性实验研究专业：电子科学与技术班级：电子092班作者：指导教师：职称：副教授答辩日期：2013-06-24摘要太阳能发电作为一种新型的绿色能源，以其永不枯竭，无污染，不受地域限制等优点，得到迅速的推广应用。

然而在光伏系统实际使用的过程中，由于受到天空云层，周围的建筑物，树木遮挡，光伏阵列表面灰尘等因素的影响，光伏阵列受到的光照不均匀产生阴影问题,阴影面积较大时会严重影响输出功率的。

通过了解电池工作原理，学习热斑热效应，熟悉太阳电池测试仪的使用来确定实验方案。

设计太阳电池组件遮挡实验，对组件的输出特性进行实际的测试。

分别在有无旁路二极管的情况下对遮挡面积相同的组件进行实验，最后对实验进行总结和分析。

结果表明遮挡面积小于10%时，最大输出功率基本不变。

有旁路二极管时在连续遮挡多片时，它的最大输出功率基本不变，而无旁路二极管时则急剧下降。

有旁路二极管时遮挡面积达到70%以后最大输出功率就基本不变，而无旁路二极管时则一直呈下降趋势，只是在遮挡面积达到70%以后下降幅度变缓。

如果电池长时间遭到遮挡就会导致热斑效应，甚至造成电池不可逆的损毁，因此根据旁路二极管选择原则，每27片并联一个旁路二极管。

关键词：太阳电池组件、阴影遮挡、输出特性、旁路二极管、热斑效应AbstractSolar power as a new type of green energy, with its endless, no pollution, is not subject to regional restriction etc, and get the rapid popularization and application. However in the photovoltaic (pv) system in the process of actual use, due to the sky clouds, surrounding buildings, trees, shade, photovoltaic array surface dust, the influence of such factors as photovoltaic array problem caused by uneven illumination of the shadow. Will seriously affect the output power of the shadow area is larger.By understanding the battery working principle,,learning hot spot heating, familiar with the use of the solar cell tester is to determine the experiment scheme. Block experimental design solar cell components, the output characteristics of components for the actual test. Respectively in the presence of the bypass diode to shade the area under the condition of the same component testing, finally carries on the summary and analysis about the experiment.Shade the area is less than 10%, the results show that the maximum output power basically remain unchanged. Have a bypass diode in continuous barrier, more basic unchanged, and its maximum power output without a sharp drop in the bypass diode. Have the bypass diode shade the area reached 70% after the maximum output power is basically remain unchanged, but without the bypass diode has been a downward trend, just after the keep out area reached 70% decline was slowing. If the battery for a long time been sheltered leads to a hot spot effect, even causes irreversible damage to batteries, so according to the bypass diode choice principle, every 27 pieces of a bypass diode in parallel.Keywords: solar cell components, shadow shade, output characteristics, the bypass diode, hot spot effect目录第1章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 光伏发电的应用情况 (3)1.3 本文的主要内容 (4)第2章太阳电池理论基础 (5)2.1太阳电池工作原理 (5)2.1.1 光伏效应[9] (5)2.1.2 太阳电池的单二极管等效电[9] (5)2.1.3 太阳电池表征参数[9] (6)2.2热斑效应[10] (8)第3章.太阳电池输出特性实验研究 (10)3.1测试仪器及组件 (10)3.1.1 XJCM系列太阳电池测试仪的工作原理 (10)3.1.2 XJCM系列太阳电池测试仪使用 (12)3.2实验研究 (14)3.2.1 阴影设计方案 (14)3.2.2 遮挡面积的确定 (15)3.2.3 实验步骤 (15)3.2.4 实验数据分析 (16)3.2.5 如何提高太阳电池组件输出功率 (24)3.4.阴影遮挡下太阳电池组件数学模型 (25)第4章总结 (28)致谢 (30)参考文献 (31)附录 (I)第1章绪论1.1研究背景《联合国气候变化框架条约》缔约国签订的《京都议定书》在2005年2月16日生效，签署的国家已达185个。

阴影遮挡对多晶硅光伏组件输出影响的实验研究通过太阳能光伏电池仿真模型和光伏阵列计算模型，在特变电工哈密295kWp光伏实验电站并网发电系统中进行了阴影遮挡对多晶硅光伏组件输出影响的实验研究和分析。

结果发现：组件竖向布置被遮挡时，其输出电压、电流急剧减小，遮挡部分的小电池片严重阻遏整个组件的发电输出。

组件横向布置被遮挡时，被遮挡单元的输出电力将急剧下降，但由于旁路二极管的作用，未遮挡部分仍可有正常的功率输出。

标签：遮挡；多晶硅；阴影引言在光伏电站中，尤其是建设在医院、小区等场所的分布式电站中，往往会因防护设施、架空线路等产生各种形式的阴影遮挡。

这种遮挡不仅影响发电量输出，还会导致热斑效应损坏电池板。

而阴影遮挡对组件和组串电量输出的影响主要与遮挡面积、遮挡位置等有关。

由于阵列阴影问题对光伏发电系统输出特性的影响占主导地位，目前对阴影问题的研究主要集中在光伏阵列上[1]。

文章为了研究阴影遮挡对组件和组串的影响，特在特变电工哈密产业园295kW实验电站，4号方阵内，1个20串标准串联实验单元进行阴影遮挡实验，分析不同组件布置形式下阴影遮挡对光伏组件和光伏阵列输出特性的影响。

1 实验方案光伏发电系统设计时按照冬至日真太阳时9：00-15：00前后排支架不遮挡为间距设计依据，但是在西北地区真太阳时9：00-15：00以外的时间段内，其太阳能辐照资源仍然十分丰富，为了尽可能多的获取辐射资源的利用率，需深入研究阴影遮挡对不同光伏组件布置形式下光伏组件及光伏阵列的电量输出影响。

以期在间距一致的情况下通过组件安装方式的调整来提高光伏系统发电量，图1、图2为竖向布置和横向布置实景图。

实验采用245Wp组件进行，组件尺寸为1650？鄢992mm，竖向排布采用2？鄢10阵列布置形式，横向排布采用4*10阵列布置形式。

2 实验结果及分析2.1 阴影遮挡下单个组件横竖装输出特性分析2.1.1 遮挡特性分析实验电站中采用的是245Wp多晶硅组件，每块电池板由60片小片组成，60小片串联输出每片输出电压约6V，其中每20片构成一小串，每串都有一个旁路二极管。

光伏组件遮挡情况分析总结光伏组件遮挡情况分析总结杜志平新能源产业是一个新兴切迅速崛起的产业，在短短十几年间已经发展的具备了相当大的规模，我作为一名新能源电场员工，感到深深的自豪，在内蒙古地区，光伏产业已是非常完善，向电网输送着合格的电能供千家万户使用。

光伏电场分为独立光伏发电、并网光伏发电和分布式光伏发电；独立光伏发电又叫做离线光伏发电，分布式光伏发电又叫分散式发电或分布式供能。

在内蒙古地区，大部分光伏电场是并网式光伏发电，光伏组件的安装集中且密集，减少用地量，优化资源。

安装一般选择每个支架为32块组件，分上下两排，分别16块；因光照角度及支架高度制约，前后支架距离不得少于10米，即便如此，组件的遮挡问题依然导致早上及傍晚时间的发电量减少，所以对组件受遮挡的情况进行研究和处理，是非常有必要的。

在内蒙古地区，光伏组件的遮挡有大致以下几种情况：1、花草树木遮挡。

随着光伏电场的建立，将光伏组件整体进行围栏防护，电场内部的生态环境将变得非常好，花草树木的生长能力强，长势较好，虽然光伏组件离地不低于40cm，但仍然有部分草木超过组件遮挡组件，我曾在两个光伏电场见到过将羊放进光伏组件区进行放牧，但效果不明显，部分草木牲畜不吃，也试过使用除草剂进行除草，但是因为内蒙地区草木种类偏多，除草剂针对性强，广泛性差，且使用剂量非常庞大，不是合适的处理方法。

经过多次研究，根据光伏区域的地形特点，建议使用割草机进行除草，采用肩挎式割草机，在每年春季时间，对遮挡光伏组件的草木进行收割，或者将顽固草木进行移植，移植到下风向，50mw的光伏组件需要的清理人员3-4人，时间为10-15天，效果较为明显，成本较低，非常合适。

2、鸟粪及灰尘遮挡。

随着内蒙地区生态环境的改善，鸟类越来越多，群居性出现，光伏组件不可避免的出现很多鸟粪，鸟粪对光伏组件的损伤非常大，不及时处理可能破坏组件内部电路，诱发组件的损坏，目前对鸟粪及积累的灰尘还没有比较好的处理方法，一般的清洗方法对顽固的鸟粪处理的不干净，必须采用人工方式清洁，所以这种遮挡情况首先要加强光伏组件巡视人员的巡视责任感，在发现鸟粪的时候及时进行处理，其次采用人工、机器或者清洁水车清理时，要着重对重点遮挡区域进行清理。