光伏发电效率优化问题探究

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1、光伏发电效率优化问题探究　　摘要：在能源危机形势下，光伏发电技术和光伏产业均得到快速发展。其关键技术也日趋成熟，但光伏发电系统的成本高、效率低等特点，严重制约了该项技术的普及和应用。因此，提高光伏发电系统的效率和降低成本，成为光伏行业的研究热点。本论文主要研究光伏系统效率优化问题，主要采用最大功率跟踪和高频链逆变两项技术，进行系统优化。关键词：能源危机发电效率系统优化大功率跟踪高频逆变中图分类号：TM615文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）01（b）-0123-011光伏发电系统存在效率低的问题光伏阵列和变换器为光伏系统两个重要部件，阵列输出与变换器效率对系统的整体效率有

2、直接影响。光伏阵列成本较高，每100万平方米约需投入人民币5亿元，而目前市场上的光伏电池板的光电转换效率为11%～14%，且大多为非跟踪型，投入大、输出功率相对较低，和常规电能相比缺乏竞争力，限制光伏发电的普及应用。2通过光伏逆变器进行系统效率的优化4光伏逆变器转换效率的高低对光伏发电系统的整体效率有直接影响，为光伏系统的另一重要部件。目前的逆变器普遍采用低频逆变技术，属于工频变压器，体积和重量大、效率低、音频噪声大，不能实现小型化、轻量化和高效率化发展。高频链逆变技术引起了光伏同行的研究兴趣，采用高频逆变技术，既可实现输入和输出的电气隔离，又可减小体积、重量，更为重要的是，减小了变压器上的

3、系统损耗，变压器上的涡流损耗减小；高频变压器上所用的铁氧化体，为磁芯材料，铁损较低，利于降低涡流损耗，从而降低系统整体损耗。因此，若采用高频链逆变技术，可实现光伏系统整体效率的提高。3辐照度对光伏电池电气特性的影响电池温度、日照强度和太阳光谱分布对光伏电池的输出功率有重大影响。辐照强度和温度可影响光伏阵列功率输出，在辐照度不变的情况下，短路电流和输出功率均会随环境温度变化，而开路电压、短路电流和最大输出功率受光照强度影响较大。因此，应把光伏系统安装在辐照度较强的地区，以确保光伏系统的最大功率输出。因此，可通过光伏整列的聚光装置，增大辐照强度，提高光伏阵列的功率输出。4通过最大功率点跟踪来实现

4、系统效率的优化4光伏系统的输出特性是非线性的，受环境因素、辐照度和负载影响较大，即使在相同的辐照度和外界温度条件下，光伏阵列的电压输出也会不同，只有在某一输出电压值工作时，光伏阵列的输出功率才能达到最大值，为最大功率点。因此，在光伏发电系统中，可通过实时调整光伏阵列的工作点，确保系统始终在最大功率点附近工作，光伏阵列可实时输出最大功率，该过程称作最大功率点跟踪，这样可提高系统的整体效率。光伏阵列的输出特性曲线如图1所示，当工作电压小于最大功率点电压Um时，光伏阵列的输出功率随电压增大而增大；当工作电压大于最大功率点电压Um时，阵列的输出功率随端电压增大而减小。最大功率点跟踪是一个自寻优的过程

5、，在各种不同的辐照度和温度环境下，通过调节光伏阵列的输出电压，实现最大功率点的智能化跟踪，保证光伏阵列的最大功率输出。对光伏阵列而言，开路电压和短路电流在受太阳辐照度和环境温度影响较大，光伏系统的工作点也会受环境影响，如果外界环境发生变化，而光伏阵列工作点不能实时跟踪，就不能实现最大功率输出，从而导致系统整体效率降低。因此，最大功率跟踪控制，可实现光伏阵列在任何日照和温度，可持续获得最大的功率输出。5结论4光伏系统的总效率，与光伏电池板的光电转换效率有关，与逆变器的效率也有关，因此可以通过可选用适合的逆变器，可部分提高系统效率。本论文提出的最大效率跟踪技术，也是提高系统效率的重要方法。在能源

6、紧缺的大趋势下，清洁可再生能源的研究和开发受到国内外同行的广泛关注。光伏发电技术的快速发展与广泛应用，可在一定程度上缓解能源危机，部分解决环境恶化等问题。因此，光伏技术的研究和开发十分关键，尤其是光伏系统的整体效率提升，对光伏行业的发展具有重大意义。参考文献[1]李俊峰，王斯成，张敏吉，等.中国光伏发展报告[R].北京：中国环境科学出版社，2007.[2]余世杰，战福忠，沈伟祥，等.光伏水泵系统的最大功率跟踪器[J].太阳能学报，1991，1（3）：225-230.[3]马志保，孙佩石，苏建徽，等，太阳能高压钠灯高频电子镇流器的研究[J].电源技术应用，2005，20（5）：72-74.[4

7、]孙广胜，孔力，李安定，等.光伏电站电气设备绝缘特性的研究[J].电工电能新技术，2003（3）：35-37.[5]王丹.光伏发电系统效率优化问题的研究硕士学位论文[D].北京交通大学，2009（6）.4