讨论太阳能光伏发电效率影响因素

雷艳娜

摘 要：伴随经济的不断进步，人们的意识也在发生着很大变化，这主要体现在人们越来越重视开发新能源，以解决现在存在着的环境污染和能源短缺的问题。在开发新能源的时候，太阳能成为了重要的新能源，因此就出现了太阳能光伏发电，但是很多的影响因素，阻碍着太阳能的光伏发电效率。

关键词：太阳能；发电效率；影响因素

中图分类号：F407文献标识码： A

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,大力幵拓市场应用。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、太阳能光伏发电系统的工作原理

基本工作原理：利用光生伏打效应原理制成的太阳能电池将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。白天，当太阳光照在光伏电池组件时，在半导体的P-N结上，会形成新的极性相反的电子—空穴对，这些载流子在P-N结中电场的作用下，空穴和电子分别发生移动形成电路，从而获得能量。产生的能量分为两部分：一部分供给负载工作，另一部分给蓄电池充电。当没有阳光时，这是光伏电池就无法工作，给负载供电的任务就由蓄电池来完成。

2、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，首先，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。

3、影响太阳能光伏发电效率的因素

3.1自然条件的影响

光伏发电效率会受到辐射量、太阳高度角和地理纬度、大气透明度、海拔高度和日照时数等自然因素的影响。太阳高度角越大，天气越晴朗，日照时间越长则辐射量越大，因此光伏组件吸收的太阳能越高，发电量越大

日照时数的影响

日照时数也是影响地面太阳能的一个重要因素。一般日照时间长，地面所获得的太阳总辐射量就多。

3.2逆变器整机效率对发电效率的影响

大功率的逆变器在满载时，效率必须在百分之九十以上。特别是在低负荷下供电时，仍须有较高的效率。逆变器效率的高低对太阳能光伏发电系统提高有效发电量和降低发电成本有重要的影响。光伏发电系统专用的逆变器在设计中应特别注意减少自身功率损耗，提高整机效率。所以为了提高输出效率，并网逆变器应具有最大功率点跟踪控制功能，随时跟随太阳能辐射能力而变化。此外还能根据日出、日落条件的不同自动进行开与关。

3.3最大功率峰值跟踪对发电效率的影响

输入的直流功率取决逆变器工作在光伏阵列的电流-电压曲线上的哪一个点上。理想状态下，逆变器应工作在太阳能光伏阵列的最大功率峰值上。最大功率峰值在一天内是不同的，主要是由于环境的作用，如太阳光的辐射和温度，但逆变器通过一个具有最大功率峰值跟踪的运算器来直接与光伏阵列相连，达到能量转移的最大化。最大功率峰值跟踪的最大效率可以定义为在定义的一段时间内逆变器从太阳能阵列获得的能量与理想状态下的最大功率峰值跟踪从太阳能阵列获得的能量的比率。许多最大功率峰值跟踪的运算法是建立在不同的基础上的，其参数有增量电导、寄生电容、恒定电压、电压的温度修正和模糊逻辑控制等。尽管如此，这种运算还是有些局限的地方，这将使最大功率峰值跟踪的效率在某些特定条件下有所降低。在非常低的太阳光辐射下，功率曲线变得非常平滑，找到最大功率峰值变得非常困难。

3.4大气透明度和海拔高度的影响

大气的透明度是太阳光透过大气的一个参数，在天空晴朗的时候，大气的透明度就非常的高，太阳光对于地面的辐射就会强一些，反之则少；海拔高度越高时，空气就越稀薄，大气透明度就越大。因此海拔越高，太阳辐射能量也就越大，这些地区就更加适合开发太阳能光伏发电。

4、提高光伏发电效率面临的问题

4.1自动跟踪属于提高有效接受面积方法,它通过调节太阳能电池板相对于太阳光的角度,使太阳能电池板时刻与太阳光保持垂直角度,从而实现太阳能电池板时刻都处于最大的发电潜力。因此尚效的自动跟踪系统是提局光伏系统效率的关键的第一步。国内外太阳能跟踪器的研究现状表明,都经历了从单轴到双轴、从单一模式到双模式的发展历程,其目标均是追求准确跟踪太阳位置,获得尽可能多的太阳能,因而出现了许多虽然跟踪精度高但价格昂贵的跟踪器。利用光敏元件形成的跟踪控制,成本低,精度对于光伏发电也能满足。但是这种系统对弱光不敏感,在较强的光照条件下才能跟踪。

4.2光伏系统的效率有赖于最大功率点跟踪(MPPT)控制,然而在局部阴影情况下,光伏阵列的电压-功率曲线呈现多个峰值点,这给常规的MPPT算法(如爬山法、扰动观察法和导纳增量法等)提出了巨大的挑战,因为在局部阴影情况下,常规MPPT算法容易陷入局部极值点,而非最大功率点。因此采用有效的多峰MPPT算法使得光伏系统无论在有无局部阴影情况下,都能工作在最大功率点可大大提高系统效率。

4.3光伏阵列在实际运行中,太阳能电池组件的性能,无论是个体或阵列,往往受到多种因素的不利影响,包括丛云、树木、烟肉、设备或其他结构的阴影,积聚的灰尘、模块表面的树叶或杂物或与其模块本身有关的质量问题等。处于局部阴影中的集中式系统整体输出功率能力严重下降,假如串联中某个电池发生故障,有时会导致整个电池组失效。有研究表明,系统中的每个组件若无法同时达到最大功率点,只要有10%的阵列面积被遮挡,系统的总发电量会下降50%。进行局部阴影情况下太阳能发电效能的研究是非常必要的,有助于全面清晰了解发生局部阴影情况下阵列的工作状态。

结语

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的自然能源，我国拥有非常丰富的太阳能资源，太阳能资源丰富，而且它对环境无任何污染，解决好影响太阳能光伏发电效率的问题，使太阳能得到充分的利用，太阳能会成为满足可持续发展需求的理想能源之一。对出现的问题找到合理的解决措施就可以使得太阳能发电更好的为我国的经济发展做出贡献。

参考文献

[1] 杨思俊、潘晶莹. 光伏发电的应用问题研究进展[ J] . 大众科技，2008，8( 108) : 115- 116

[2]黄云.浅议几种太阳能光伏电源最大功率的跟踪方法[J].青年科学，2010.