光伏组件发电效率影响因素分析

光伏组件发电效率影响因素分析

赵健

中国建材国际工程集团有限公司江苏分公司   南京市  210000

摘要：在我国进入21世纪快速发展的新时期，人们的生活质量在不断提高，对于电力的需求在不断加大，全国风电、光伏发电发电量占全社会用电量的比重达到11%左右，后续逐年提高，确保2025年非化石能源消费占一次能源消费的比重达到20%左右。可见，我国非化石能源尤其是以光伏、风电为代表的新能源将成为未来能源增长的中坚力量。太阳能发电系统中，光伏组件俗称太阳能电池板，是系统中的核心部分，也是系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池受阳光激发，引起电子转移，从而发电。受阳光激发的波长取决于半导体的种类。现今市场，主要使用最多的是结晶硅和薄膜硅电池片，其光电转换效率一般不到20%。所以这是提高系统转换效率的重要方向。

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

随着人们的生活水平越来越高，电力需求量也越来越大。双面光伏组件一直是光伏行业研究的热点。相关研究结果表明：采用平单轴跟踪支架的双面光伏组件仿真值与实测值基本吻合；彩钢瓦屋面电站的仿真结果与真实值的变化趋势基本吻合，但实际值小于仿真值，模拟结果与真实数值在夏季基本一致，但在冬季差异很大；由于地表植被的存在，农光互补光伏发电系统的仿真结果与实测数据存在很大差异。因此需要针对双面光伏组件的发电特性进行深入探讨，明确具体应用措施。

1影响光伏系统效率的因素

1.1雷击灾害的影响

光伏发电在一定程度上受环境条件的限制，若温度与阳光照射发生变化，将反映在最终的电能质量中。当发生雷击时，室外光伏发电可能引起雷击灾害，因为云层表层的负电荷在电网电缆之间产生高压。如果雷电在该空间传播，电磁作用产生的电动势对光伏发电设备造成更大的危害，严重影响整个输电系统的安全运行。雷电灾害发生后，电流瞬时增大，引起大规模停电，损害居民的正常生活，给企业带来巨大的经济损失。针对户外光伏发电设备而言，为减少雷击灾害给操作系统产生的冲击，在设计时就必须做好防雷接地线，以防给电力系统产生危害。

1.2环境温度

光伏组件发电量受外界环境气温的影响主要表现在两个方面：在辐照度为低于700W/m2时，光伏组件的发电效率会随环境温度的升高有明显的提升。但是当辐照度高于700W/m2，尤其是夏季白天，随着环境温度不断攀升，午后实际发电环境温度约为40℃~50℃时，远超出标准测试要求的25℃工况，组件的发电效率趋于稳定；随着温度的升高，光伏组件的发电效率增长速度随之降低，而后反而会出现负增长，也就意味着转换效率会出现衰减的趋势。因此，对光伏组件在实用环境中发电效率的评定，需要综合分析评定，当地的气候、辐照度和温度的分布以及带来的影响。

1.3电网运行方式的扰动

光伏发电系统是以日光照射为主，随外界条件改变，不确定性强等。并网之后，很难对大电网运行时的光伏发电电量进行精确的观测，导致交换输出功率设备不好设计，增加了电网负荷预测难度。电网运行管理的难度增加，产生安全事故的概率越大。光伏并网发电对配电网产生较大的影响，导致电压偏差、电压波动和闪变，制约电网的运行质量。为了消除这种影响，必须在并网前对光伏发电和配电系统进行有效规划，深入分析电压波动和谐波污染对电网运行的影响。根据实际需要，制定合理的电源配置方案（如电源容量、位置等）展开分析，挑选科学控制方法和接入位置及其并网技术。

2光伏组件发电效率影响因素的解决对策

2.1双面光伏组件的认证进展

当前光电产业测试标准以传统的单面组件为对象，并不适合于评价双面发电系统的性能，也不能精确检测双面发电系统的电气性能，这会影响到组件的功率标识，使得买方和卖方在对电力标识的认知上有很大的差异。而这种差异又会对终端系统造成直接影响，给设计与规划带来一定的难度。

2.2方位角

太阳能电池方阵的方位角是方阵的垂直面与正南方向的夹角。据统计，一般在北半球，方阵朝向正南时，太阳能电池发电量最大。在偏离正南30度时，方阵的发电量将减少约10%-15%；在偏离正南60度时，方阵的发电量将减少20%-30%。一般在晴朗的夏季，太能辐射能量最大的时刻是在下午13点~14点，因此光伏组件方阵放置的方位角稍微偏西，发电功率可达到最高。然而，在不同的季节，各个方位的日辐射量峰值产生时刻有所差异。太阳能电池方阵的方位角可能稍微向东或向西，都有可能获取到最高法电功率。

2.3分布式系统并网技术

分布式系统并网就是把光伏发电的电量直接分发送给用电量负荷上，假如用电量产能过剩或不足就连接大电网进行调节。全过程和大电网保持双重互换。分布式光伏发电主要由太阳能电池组件、保护设备、电源电路、逆变器和电源插座几部分组成。太阳能组件作为光伏发电系统的关键部件，具有将太阳能转换为电能的功能。逆变器是将直流电源转换为交流电源的装置。因为太阳能组件产生的能量被归类为直流电源，在具体运行中绝大部分负荷为交流负荷，要求此设备把直流电源转换成交流电流供负荷运作，且能够并网使用。

2.4光伏逆变器的选择

光伏逆变器的作用是把太阳能电池板产生的直流电转换成日常使用的交流电。目前，市场上的光伏系统主要使用三种逆变器配置：集中式逆变器、集散式逆变器和组串式逆变器。集中式逆变器具有构件少、稳定性好、便于维护和电网调节性好等优点，但MPPT电压范围较窄、无有效监测每路组件的运行情况、占地面积大，并且需要专用机房；集散式逆变器具有MPPT减少了失配的几率的优点，并且具有升压功能，有效减少线路损耗，成本也比集中逆变有优势，但其发展时间短，没有足够经验，与集中式逆变器一样占地大，需要专用机房；组串式逆变器具有MPPT电压范围宽、配置构件灵活、环境影响小、占地面积小和无需机房等优点，但构件较多、间隙小，导致系统检测难度大，不适合高海拔地区。

2.5环境温度

光伏组件发电量受外界环境气温的影响主要表现在两个方面：在辐照度为低于700W/m2时，光伏组件的发电效率会随环境温度的升高有明显的提升。但是当辐照度高于700W/m2，尤其是夏季白天，随着环境温度不断攀升，午后实际发电环境温度约为40℃~50℃时，远超出标准测试要求的25℃工况，组件的发电效率趋于稳定；随着温度的升高，光伏组件的发电效率增长速度随之降低，而后反而会出现负增长，也就意味着转换效率会出现衰减的趋势。因此，对光伏组件在实用环境中发电效率的评定，需要综合分析评定，当地的气候、辐照度和温度的分布以及带来的影响。

结语

引入光伏发电系统与已有的火力发电系统实现相结合的能源形式才是我国电力系统发展的趋势。在光伏发电系统的实际应用中，要对厂区内建筑结构实地勘查，设计人员要以自身专业知识为基础，分析厂区内最适合光伏发电系统安装区域，合理开发空间，能使用的厂房屋顶优先考虑，并根据建筑物屋顶结构设计太阳能电池板和逆变器的布置情况，设计科学的光伏发电系统施工方案。并且由光伏发电系统产生的电能可以优先投入企业自身运转使用，然后再并入电网。这样不仅可以增大发电厂的自身效益，还可以节能减排。

参考文献

[1]袁高亮.新能源发电技术在火力发电厂中的应用[J].光源与照明,2021(3):116-117.

[2]于洁.火力发电厂中新能源发电技术的应用研究[J].江西电力职业技术学院学报,2020,33(7):7-8,10.