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1、光伏发电系统发电效率研究摘要：在生活中太阳能、风能和生物质能是各国最为看好的可再生能源,可再生能源的利用对于满足能源需求、改善能源结构、应对环境压力、保证经济发展等方面具有重要意义。近几年来,太阳能以其特有的优势成为各国关注的焦点,尤其是太阳能光伏发电得到了持续应用和发展。本文分析了光伏发电系统发电效率的相关方面。关键词：光伏发电系统；发电效率；分析引言在人们对能源需求急剧增加,而化石能源日益匮乏的背景下,开发和利用太阳能等可再生能源越来越受到重视。世界各国政府纷纷把充分开发利用太阳能作为可持续发展的能源战略决策,其中光伏发电最受瞩目。太阳能光伏发电是新能源的
2、重要组成部分,被认为是当前世界上最有发展前景的新能源技术,各发达国家均投入巨额资金竞相研究开发,并积极推进产业化进程,大力拓市场应用。太阳能的利用虽然是无地域限制,随处可得,但目前光伏发电系统效率偏低是光伏发电大规模推广应用的瓶颈,因此如何最大限度地利用光伏阵列所产生的能量是关键问题所在。1、概述能源是推动世界经济发展和繁荣的车轮，20世纪至今，在世界能源体系中，煤、石油、天然气等非可再生资源成为人类社会文明进步的主要能源结构。随着社会进步历程的加速发展，人类社会对非可再生能源的需求量也不断地增加，由于人类对非可再生资源过度地开采利用以及一些不合理的维护等，致
3、使了全球性的环境污染及资源枯竭。21世纪的今天，人类在能源利用方面面对着巨大的挑战，这主要包括：大规模地开采及不合理地利用煤、石油、天然气等非可再生资源，造成了非可再生资源储量的锐减和枯竭；另一方面，以煤、石油、天然气等化石燃料为主的传统能源体系在人类强调走可持续发展道路的今天遇到了极大的限制。太阳能资源是一种分布广泛、储量无限的清洁无污染能源，被科学家誉为是世界上最理想的绿色资源，是人类开发和利用新能源的首选资源。开发和利用太阳能的基本方式有：一是利用光热转换，将太阳能转化成热能；二是利用光伏阵列通过汇流装置间接将太阳能转为电能，即光伏发电。截止到今天，在开
4、发利用太阳能的过程中，光伏发电已然成为其最主要的途径，从上世纪80年代起，光伏产业就成为世界上飞速增长的新型产业之一，随着各国不断地加强对可再生资源开发利用重视的力度，光伏这一产业的发展市场将会更加广阔。光伏电池是光伏发电系统的核心部件，其输出电流、电压的大小和稳定情况不仅与电池本身结构等参数有关，而且还很大程度地随着环境温度、光照的改变而波动起伏。同时由于外界环境因素变化无常，致使光伏电池的输出特性表现为非线性，因而在一天当中某一特定工作条件之下，光伏电池功率输出存在唯一的最大值点。为了更有效地利用光伏电池，应当采取一定的控制技术，来确保光伏电池实时都能输出
5、最大功率，这即是最大功率跟踪（MaximumPowerPointTracking，MPPT）技术。在实际光伏发电系统中，装设MPPT控制装置，能够有效提高光伏电池的发电效率。2、光伏发电存在的问题近年来光伏发电虽然从技术和市场上都得到了飞速发展,但值得注意的是,光伏发电自身存在一些问题需要亟待解决:1）发电效率偏低,目前我国火电机组年利用小时数一般可达500小时以上,最高可达7000小时以上,水电年机组利用小时约在3500小时左右,而光伏组件只有2000小时左右。2）发电成本偏高,目前生产一度电,火电成本约为0.4~0.5元,水电成本约为0.2~0.3元,核电
6、成本约0.3~0.4为元,风电成本约在0.6元以上,而光状发电成本在1元以上;从上网电价看,风电上网电价约为火电1.3倍,而光伏上网电价约为火电的2.2倍。要提高光伏发电在可再生能源应用中的比例,必须从提高效率和降低成本两方面入手,这就需要从光伏组件的材料与制作工艺、光伏阵列的配置优化、逆变器的拓扑与控制等多方面考虑,寻找一切尽可能提高光伏发电效率与降低成本的方法。3、效率影响因素分析3.1、自然环境因素:光辐照资源、温度太阳福射强度指太阳投射到组件单位面积上的福射功率,这里的温度是环境温度,光伏组件的工作温度一般比环境温度高。根据光伏组件的工作特性,其输出电
7、压和电流都会随着太阳福射强度和温度的变化而变化,因此环境因素会影响光伏组件的工作性能,从而影响光伏组件的转换效率。3.2、光伏组件光伏组件的光电转换效率、组件标称功率偏差、组件的光照人射率和组件初始光致衰退效应这4个方面因素影响光伏电站效率。光伏组件的转换效率越高、标称功率正偏差越大、光照人射率越高、光致衰退效应越小，光伏电站效率越高。如果光伏组件衰减越慢，电站长期效率越高。3.3、光伏组件匹配由于制造工艺限制，同型号的光伏组件存在制造误差。当组件构成方阵时，会产生组件匹配损失，组件串联时会产生电流损失，组件并联时会产生电压损失。组件匹配损失范围在1.5%一3
8、％，典型值为2％。3.4、电池温度光伏
