提升光伏系统发电效率的技术研究

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1、提升光伏系统发电效率的技术研究（河南豫新太阳能科技股份有限公司，河南，安阳，455000）【摘要】能耗危机H益严重的今天，提高可再生资源的利用具有重大现实意义。太阳能作为可再生清洁能源，其应用研究日益广泛，其中光伏发电技术近年来发展较为迅速。木文对光伏发电系统状况、效率影响因素等进行了充分分析，提出对应提高发电效率的手段。并综述了现阶段提升发电效率的新研宄，如跟踪系统、阳光聚集系统，旨在为光伏系统的效率提升提供一定的理论借鉴。【关键词】光伏发电系统；发电效率；冷却系统引言：光伏发电作为太阳能发电的重要方式，主要借助太阳光照射实现系统能量收集，将光能转变

2、为电能，借助伏特效应电池进行光能的搜集。现阶段，光伏转换效率有所提升，其中光伏逆变器的转换效率已经达到99%,而面板、电池效率是光伏转换领域研究重点。光伏发电系统稳定性高、维护工作少、设备运行可靠，是前景广阔的新型能源技术。一、光电转换效率提升分析光伏电池组件的效率一般指太阳能电池板将光能转变为电能的效率，效率越高，同一功率下的电池板面积越小，这一状况取决于半导体材料、工艺制造水平的开发。现阶段，结晶硅电池的转换效率己经趋于稳定最大化，化合物太阳能电池的发展空间较为广阔，随着新型太阳能电池的不断研发，转换效率有可能达到40%,实现较为经济合理的太阳能电

3、池，不同原材料的太阳能转化效率研发成果分析如表1所示。二、光照辐射能力的增强1、提高光板宥效接收面积太阳能电池板一般固定朝向进行能量获取，无法保证全年接收阳光的垂直入射，进而导致整体利用效率偏低，可借助单轴、双轴跟踪系统实现电池板朝向的控制。前者借助电池板方向的变化实现跟踪的0的，单轴跟踪系统中，轴的方向可为南北横向、东西横向两种形式，具有一定的倾角设计。根据当地实际日照情况，对轴取向、倾角等进行合理规划，相对于固定朝向的电池板，发电量提升24%左右，倾角一般设计为当地纬度的单轴跟踪系统性价比更高。该系统相比于固定系统，具有成本低、维护便捷的优势。双轴

4、跟踪系统借助高度角、方位角同吋变化进行控制，保证整体吸收效率的增加。据报道，双轴跟踪系统可提高发电量约40%左右。该系统中，光伏阵列科研者两个旋转轴运动，可以实现对太阳能0入射角的能量吸收，保证效率较高的优势。该方法具有自动化程度高的特点，但是控制复杂、维护复杂、需要综合当地实际情况进行系统选取。2、阳光聚集系统所有光伏电池参数均在1000W/m2的辐照度条件下测得，这是地面上可能获得的最大阳光辐照度。但是实际在日照较强地区，太阳辐照度若按全年曰夜平均则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，能量密度是很低的。通过阳光聚集(SolarConcentra

5、tion)技术，可提升电池板接受的阳光福照度，从而提高其输出功率。低倍聚光系统指的是2〜10倍的聚光系统，如图3所示，该系统采用普通单晶硅光伏电池在无冷却条件下，通过聚光使辐照度达到3.3kW/m2,电池最大输出功率与辐照度仍然保持正比关系。10倍以上的聚光系统通常需要跟踪系统，例光电转换效率高达40.7%的三结砷化镓电池适合在强光下工作，聚光倍数可达500倍以上。图3低倍聚光系统三、最大功率点跟踪(MPPT)该技术可保证对太阳能光伏阵列电压的实施监测，保证对应工作电压一直处于最大值处，从而实现电能最大输出。研究结果表明，最大功率点的影响因素包括温度、

6、光照强度。温度一定的前提下，光照增强，电池的幵路电压维持不变，短路电流冇所提升，相应的输出功率增加。若光照稳定前提下，温度升高会导致开路电压下降，输出功率对应下降。现阶段，常用的最大功率跟踪方法包括下述几种首先，固定电压法，该方法前期是固定电池板输出电压，该电压数值为某一温度下功率最大的电压值，该方法具有操作简单、工艺灵活的特点，但是整体精度效果一般。其次，扰动观察法。工作原理为：定期对输出电压进行干扰处理，及吋对电池的输出电压、电流进行采样分析，对应算出输出功率，将计算结果与上一次结果进行对比分析，若功率增加，则维持原状不变，若功率减少则需要进行反向

7、处理。经过多次反复扰动的对应调整实现了功率输出的最人化维持，实现跟踪的最终0的。需要引起注意的是，初始电压、扰动间隔的设置，若间隔过长，容易导致最大功率点的偏离吋间过长，降低了整体输出功率的有效值，为此，业内学者对扰动操作的设置进行了对应的分析研究。再者，电导增量法。该方法的理论依据：光伏阵列中，P-V曲线的斜率与功率具有一定关系，斜率为+吋，该点位于最大功率点的左端；反之为右端。由此可分析得出，电导斜率为零吋，为最大功率点。该方法的优势在于光照强度变化吋，对应阵列输出电压可以较为稳定的进行跟踪作业，相对来说震荡作用较小。缺点在步长设置中，无法充分考虑

8、精度、跟踪速度的影响。四、群控技术优化处理优化逆变电路的拓扑与调制方式，苏能够在很大程度上提升