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浅析光伏发电效率的影响因素和应对策略夏意

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：夏意

[导读] 摘要：伴随着能源危机和环境恶化问题的日益加重，科技工作者进一步加大对新能源的开发和利用。

        阿克苏融创光电科技有限公司新疆阿克苏 843000
        摘要：伴随着能源危机和环境恶化问题的日益加重，科技工作者进一步加大对新能源的开发和利用。太阳能光伏发电作为新型清洁能源的主力军，在实际生产生活中得到了广泛的应用。然而，光伏发电效率偏低，成为制约光伏发电全面发展的瓶颈。因此，对提高光伏发电效率的研究具有十分重要的意义和价值。
        关键词：光伏发电；效率；影响因素
        引言
        在光伏电池组件转换效率一定的情况下，光伏系统的发电量是由太阳辐射强度决定的，通常情况下光伏系统对太阳辐射的利用率只有10%左右。那么光伏发电效率和哪些因素有关，如何提高发电效率？
        1太阳能光伏电站的主要特点
        太阳能光伏电站的特点有三个：其一，太阳能光伏发电是可再生能源，其生产过程主要是利用当地自然太阳能转变为电能的过程，没有噪音，也不会排放任何有害气体，自然也没有污染。其二，太阳能光伏发电站目前投资建设成本还较高，但其建成后无需消耗燃料，比常规能源电厂在运行、维护和燃料等方面成本要低的多，具有相对较好的社会经济效益。其三，太阳能光伏发电的模块化设计，其规模大小可根据各种场地要求进行调整，通常一个太阳能光伏发电站安装容量在数十瓦至数十兆瓦，甚至几百兆瓦规模。
        2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。
        3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。
        3.1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。
        3.2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。

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        3.3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。
        4太阳能光伏电站发电效率提升策略
        4.1合理选择太阳能光伏发电设备
        太阳能辐射量具有随机性，根据当地各年的太阳辐射数据来计算相关的工程设计参数其结果会有很大的误差，因此要从多年的气象数据中挑选出具有代表性的太阳能辐射数据，以充分反映长期的太阳能辐射变化规律，从而合理选择光伏发电设备最大限度地提高太阳能光伏发电站的综合发电效率。组件是利用光电转换效应将太阳能转换为电能的重要设备，是光伏电站的核心设备。目前市场上应用最广泛的莫过于晶体硅组件，其中单晶硅组件的转换效率为17%-24%，是目前所有组件种类中效率最高的，优点是效率高、寿命长，随着光伏产业的日益发展与各项技术难题的不断突破，单晶硅电池组件的制作成本大大降低，逐渐的得到广泛使用。逆变器是太阳能光伏发电系统的关键技术设备，主要作用是将光伏组件不规则的直流电，转换成容易远距离输送的正弦交流电，还有过压、过流保护、绝缘阻抗保护、漏电流保护、电网电压频率异常保护等功能。逆变器的配置选型除应考虑输出额定功率、电压调整范围及整机效率等因素。变压器是太阳能光伏电站最常见、最重要的电气设备之一，其损耗主要为铁损和铜损，铁损为变压器铁心中消耗的功率，包括励磁损耗和涡流损耗；铜损为绕组线圈中损耗的功率，故变压器损耗的大小将直接影响到发电效率的高低，因此在进行变压器选型时，可根据实际情况尽量选择损耗率较低的变压器，以便最大程度的降低变压器损耗，提高发电效率。太阳能光伏发电系统中，线路占少部分，但线路损耗却占有很大比重，线路损耗和线路电阻成正比；相同电阻率的电缆，电阻与电一是要缆长度成正比、与电缆截面积成反比（温度也会对电阻产生影响）。因此通过选用电阻率较低的电缆或是减少电缆长度的方法均可降低电缆电阻，进而降低线路电量损失。
        4.2加强太阳能光伏发电站运维管理
        太阳能光伏发电站设计寿命能一般在25年以上，运行故障率相对较低，当然由于环境因素可能会引起部件损坏，从而影响到电站发电量。加强日常运行维护工作是提高发电效率的有效保障措施。灰尘与遮挡物对组件发电效率的影响不可忽略，组件的面板为钢化玻璃，长期裸露在空气中，表面会有大量灰尘堆积，灰尘会遮挡太阳光线，进而会降低组件输出效率，不仅影响发电量，还会造成组件发热，进而造成“热斑”效应，甚至损坏组件，所以定期进行组件清洗非常有必要，可选气力吹洗和水车清洗等方案。
        4.3逐步推进光伏发电模式的创新完善
        随着太阳能应用技术的逐步优化，太阳能光伏发电水平也获得了显著的上升，电力市场应当在这样的状况下，积极探索全新的投资方式，并且要尽可能设计出合理而完善的光伏发电利用机制，加强与电力运营商之间的联系，逐步形成密切的合作关系，推动可再生能源利用的和谐有效性。
        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。
        参考文献：
        [1]李元.影响太阳能光伏电站系统效率的主要因素分析[J].应用能源技术，2018，11（251），1：34-38.
        [2]梁文翰.我国分布式光伏发电现状探究[J].中国战略新兴产业，2018（24）：31-32.
        [3]王淑娟.电价调整对2018年光伏市场影响的探讨[J].太阳能，2018（01）：22-28.
        [4]靳瑞敏等编著.太阳能光伏应用—原理•设计•施工.化学工业出版社，2017.4.