提高光伏发电效率的现状及发展趋势

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1、2O1O年第3期上海电力提高光伏发电效率的现状及发展趋势耿欣，林中达，蔡小燕(东南大学能源与环境学院，江苏南京210096)摘要：作为太阳能发电的主要的发电方式，太阳能光伏发电能否提高光电转换效率、经济高效地利用太阳能是首先要解决的问题。文章介绍了国内外相继现了三种方法来提高太阳能光伏发电效率：光强跟踪技术、聚光技术和最大功率跟踪(MPP7、)技术，并对三种方法进行了介绍和比较。关键词：太阳能光伏发电；太阳能光强跟踪；聚光技术；最大功率跟踪中图分类号：TM615文献标识码：B强的跟踪，传感器一般采用光电池

2、、光敏电阻、双l引言金属条等作为敏感元件。目前运用较多的是一种在能源结构出现危机的背景下，太阳能作为一跟踪精度更高的四象限传感器。高度角是太阳光种可再生能源，与传统的火电相比具有资源丰富，线和它在地平面上投影问的夹角，它可以跟方位清洁无污染等独特的优势，有着巨大的开发前角一样通过软件编程以及传感器的跟踪来实现高景u]。太阳能光伏发电是太阳能发电的一个主要度角的调节，但是研究发现其一年四季的变化比方式，它是利用太阳光照射在半导体界面的光生伏较缓慢，一年变化4O。～5O。左右，而且即使高度角特效应，而将光能直

3、接转变为电能的一种技术。该出现5。的误差，对效率的影响也只有0．4左右。技术具有结构简单、清洁等优点，但它的关键元件硅电池的转换效率太低是制约其发展的一大瓶颈。目前，国内外相继出现了三种方法来提高太阳能光伏发电效率。一是光强跟踪技术，二是聚光技术，三是最大功率跟踪(MPPT)技术。2光强跟踪技术对于一个固定地点的太阳能光伏发电系统，ef东1一年四季、每天日升日落、时时刻刻，太阳的光照角度都在不间歇地变化。针对太阳光的这一特点，通过对太阳光强的跟踪，使得太阳能电池板的图l太阳安装角原理朝向比较精确的跟踪太阳

4、位置的变化，使得太阳2．2跟踪系统的分类[2光入射角始终保持与太阳能电池板的垂直，从而目前出现的跟踪系统一般用可编程控制器提高太阳能电池板的发电效率。(PIC)、单片机等作为控制系统，在系统内根据所2．1跟踪技术原理在地点的经纬度以及时钟等信息计算一年中的每以地平面为坐标，太阳能跟踪系统跟踪的一一天的不同时刻与太阳所在的位置有关的信息，般是太阳方位角和高度角，太阳安装角原理图如然后通过软件的编程来实现控制；后面设计一定图1所示。方位角指的是地平面上正南方向线与的执行机构，比如万向节式的双轴和电机的连接太阳

5、光线在地平面间的夹角，表示太阳光线的水组合实现传动，带动太阳能电池板的跟踪转动。平投影偏离正南方向的角度，其大小与时间、日基于以上原理的跟踪系统有单轴、双轴、混合期、纬度有关。对于方位角的跟踪，一种根据日历跟踪等形式。单轴太阳能跟踪系统只能东西跟踪时钟，通过软件计算编程，确定出每一天每一时刻太阳，也就是只考虑太阳在一天当中方位角的变的太阳的方位角；另一种是通过传感器来实现光一18S一上海电力2010年第3期化对太阳入射角的影响；而双轴除此之外同时跟太阳光踪太阳高度角的变化。除此之外，还有极轴式跟1『1r踪

6、系统，它是以赤道为坐标系的，以太阳的时角为。／／跟踪对象。时角指地面上任意点与地心连线在赤＼／道平面上的投影与当地12点的日～地中心连线／／在赤道平面上投影间的夹角，描述的是因地球的／／＼Y=1．732X反自转而引起的El一地相对位置的变化。极轴式跟镜踪系统能够抵消因地球的自传带来的影响。＼、(_150o经过比较，可以发现太阳能跟踪系统有比固．太阳能电池板定式更高的功耗、有更为复杂的结构、有更高的制X2X作成本；同时还要考虑到电池板的的抗风能力、误2聚光反射原理图跟踪的产生、传动部分的功耗和传动的准确等等

7、，所以总的成本会比固定式增加很多。但是同时实射到位于高塔上的电池板上，实现大容量的光电转验得出，跟踪式比固定无跟踪的功率输出可以增换。槽式聚光技术是通过抛物面槽式聚光镜面将加25左右，双轴式太阳能跟踪系统增加40左太阳光汇聚在焦线上，安装在焦线上太阳能电池右，而极轴式太阳能跟踪系统能够简化结构、降低板，吸收聚焦后的太阳辐射能，进行光电转换。蝶成本，使得效率要高于双轴跟踪系统。式聚光是采用多块平面反光材料如平面镜，并通过巧妙的结构设计，使得太阳光经反射后均匀的照射3聚光反射技术L4]到太阳能电池板上，大大提

8、高了单位电池板的发电聚光技术作为降低光伏发电成本的有效途径效率。塔式反射聚光技术就是在系统中央装置接之一，将一定面积的的太阳光，通过聚光系统照射收器——电池板；槽式反射聚光技术就是安装形状到太阳能电池板上，通常形成一个狭小的区域。这如槽的反射装置；碟式反射技术就是球柱面状的聚样增加照射到太阳能电池板上的光强，减小太阳能光反射装置。这三种方法目前被广泛的使用，而且电池板使用量又提高了效率。对常规太阳电池进蝶式聚光技术的效率目前要