浅析光伏发电效率的影响因素和应对策略

许迎东 许英军

1、河北省科技工程学校 2、鲁群纺织有限公司

引言

随着科技的进步和人类社会的发展，巨大的能源消耗和由此引发的环境污染给人类生产生活带来了很大的威胁。为此，科研人员开始投身到了新能源的开发和利用当中，以缓解世界能源危机。太阳能作为常见的绿色清洁能源，得到了进一步挖掘。光伏发电也体现了可持续发展理念，成为世界新能源产业中最为重要的一员。然而，当前太阳能电池板由于自身材料和外界条件等因素的制约，发电效率并不高。加大对光伏发电效率影响因素和应对策略的研究，将对整个光伏产业的发展起到积极的作用。

1 光伏发电系统原理

光伏发电技术是指一种将太阳光的辐射能直接转化为电能的发电技术。它主要应用的是半导体PN 结的光生伏特原理，光伏电池在受到太阳光照射时，内部电子发生定向移动，产生电流，供负载使用或存储起来。光伏发电系统一般由太阳能电池组件、控制器、蓄电池、逆变器等部分组成。太阳能电池组件是光伏发电系统的核心部分，在受到一定的辐射强度下，将太阳能以直流形式转换为电能。当发电量大于负载需求时，通过控制器对蓄电池进行充电；当发电量不足时，太阳能电池和蓄电池同时对负载供电，以满足需求；当负载为交流设备时，增加逆变装置，将直流电变换为交流电，供负载使用。

2 光伏发电效率的影响因素

光伏发电效率指光伏组件输出电能占输入太阳光辐射能的百分比，效率越高，太阳能利用率越大。影响光伏发电效率的因素有很多，主要包括以下几个方面。

2.1 环境因素

环境因素主要包括辐射强度大小及温度变化对光伏发电效率的影响。其中辐射强度主要取决于地理位置、海拔高度、大气环境、气候条件等因素。一般纬度越低，其太阳高度角就越大，太阳辐射强度越强，反之太阳高度角越小，太阳辐射强度就越弱；海拔高度越高时，空气就越稀薄，大气中的水汽和尘埃的含量也越少，太阳辐射强度越大；大气环境也在一定程度上影响太阳辐射强度，在晴朗无云的天气，大气透明度高，到达地面的太阳辐射能量就多，反之灰尘、积雪、云层等阴影的遮挡，也会使太阳能电池板接收到的辐射大打折扣。

日照时数和温度也是影响光伏发电效率的重要因素。通常日照时间长，太阳能电池板相对获得的太阳总辐射量就多；只有在适当的温度下，发电效率才能达到最佳状态。光伏发电与日照时数和温度的关系如下图所示：

a 日照时数与发电功率关系图

b 温度与发电功率关系图

2.2 自身因素

太阳能光伏组件的特性和品质取决于其太阳能电池的材料，不同的材质及制造工艺直接影响着太阳能光伏组件的光致衰减时间和光电转换效率；对于交流负载而言，逆变器的性能对太阳能光伏发电效率有着重要影响；最大功率点跟踪可以提高光伏发电效率。

2.3 人为因素

光伏组件接收的辐射总量由天空散射量和地面反射量共同组成，所以要想提高光伏发电效率必须寻找到最佳倾斜角度进行安装；在光伏组件连接过程中，由于组件间的电流（电压）差异造成电流（电压）的损失，即组件的不匹配，也是影响发电效率的因素；设计施工过程不合理，维护清洁不及时等，也会在一定程度上降低光伏发电效率。

3 提高光伏发电效率的策略

首先，科学选址，合理布局是进行太阳能光伏发电的前提；其次，选用转换效率高，品质稳定，技术成熟的太阳能光伏组件和性能卓越的逆变设备，可以大幅度提高光伏发电效率；选用合适的跟踪方式，增加垂直照射时长，从而争取吸收最大辐射量；为了减少高温对光伏发电的负面影响，适当加装降温装置；进行科学设计，合理施工，针对不同情况制定运维方案（如：通风、除尘等），在一定程度上也可以提升光伏发电效率。

4 结语

太阳能作为一种清洁的可再生能源，近年得到了持续开发及推广，特别是我国的光伏产业已走上了快速发展的道路。本文对影响光伏发电效率的因素进行了全面分析，并对提高光伏发电效率的策略进行了概括论述。相信在科技不断推动下，太阳能利用的广度和深度一定能够得到进一步提高，光伏产业在未来定会大有可为。