光伏系统效率分析学士学位论文

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1、学士学位论文系别：物理与电子工程系学科专业：物理学（太阳能、风能开发和利用方向）姓名：张剑运城学院2016年05月光伏系统效率分析系别：物理与电子工程系学科专业：物理学（太阳能、风能开发和利用方向）姓名：张剑指导教师：马紫微运城学院2016年05月摘要:随着科技的发展，各国对新能源技术越来越重视，光伏产业发展势头越来越好，本文首先介绍了光伏发电系统的分类以及组成和分析光伏发电系统效率因素。效率由光伏电池效率以及电气效率组成。光伏电池的效率由内部和外部因素共同影响，电气效率主要由逆变器效率影响，另外本文分析了主要用于家庭或者独立分布的小单位

2、所需要的蓄电池的效率因素。关键词:系统组成；电池效率；电气效率；影响因素一、引言光伏发电系统的效率由多种因素影响。系统效率由电池效率和电气效率组。电池效率由内部因素和外部因素共同作用，内部因素由电池材料以及加工工【1】艺决定。外部因素由自然因素、阴影问题、积灰以及热斑效应组成。自然因素由太阳几何因素、地理纬度、海拔、地形因素、大气质量以及大气透明度组成。【2】阴影问题是由于电池板的被遮挡造成光伏组件的不匹配从而导致发电量的损【3】失。积灰遮挡，不仅遮挡了光线对光伏电池的照射，而且还使得入射光线的传【4】播均匀性发生变化。热斑效应是由于在长

3、期使用中，一些物质落于光伏电池组件上造成局部阴影使得其中某些电池单片电流电压发生变化，使组件产生局部【5】升温。由于受影响的因素较多，太阳能光伏电池的输出具有非线性。光伏发电系统电气效率包括除电池效率以外所有器件的效率，主要取决于逆【6】变器的效率，又由于逆变器中二极管元件的损耗、驱动损耗和开关损耗在整个【7】系统中影响较大。【8】蓄电池效率包含了储能效率、充电效率、放电效率以及存放效率，在其他的文献中还有库伦效率、容量效率、能量效率。对储能效率影响较为明显的是它的内阻，由于内阻的存在使得充电时候的输入电压变大，放电的时候输出电压变小，内

4、阻消耗的电能以热能形势消耗，内阻与材料本身性质有关，除了蓄电池自身构造会影响其储能效率，如元件材质、制造工艺、电解液配置等，蓄电池储能效率也与充电状态、充放电电流、充电电压、环境温度等一些外部因素有很大关系。在实验过程中，不对内阻进行讨论，只对外部因素进行分析。我国南北纬度广阔，有多个温度带。本文分别以海南三亚、山西运城、内蒙古鄂尔多斯为例分析对电池效率的影响。1、1太阳能光伏发电系统分类主要有三种:离网型光伏发电系统（独立光伏发电系统）、并网光伏发电系统和分布式光伏发电系统。离网型光伏发电系统不与公共电网连接，通常由光伏电池组件、控制器

5、、逆变器、蓄电池组组成。并网光伏发电系统由光伏阵列、并网逆变器、公共电网、监控系统、交流配电柜组成。分布式光伏发电系统主要由光伏阵列、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜、负载公共电网、监控系统组成。1、2太阳能光伏发电的优点:太阳能光伏发电过程简便，不需要机械传动元件，不消耗燃料，无污染、无【9】噪声；太阳能资源取之不尽、用之不竭（相对地球寿命来讲）。因此，与其它【10】新型发电技术相比，具有以下主要优点:(1)太阳能资源取之不尽，用之不竭，照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量的大约6000倍。(2)可就近供电，不必长距

6、离输送，避免了长距离输电造成的能量损失以及高昂的成本费、维护费。(3)光伏发电本身不使用任何燃料，不排放任何物质，无污染，无噪声，对环境友好，是理想的可再生能源。(4)光伏发电过程不需要冷却水，只需要太阳光，可以安装在干旱的荒漠戈壁上，可以组建光伏建筑一体化发电系统，节省土地资源及空间。(5)光伏发电不需要传动部件，操作方便、维护简单，运行可靠。如果加上自动控制技术，基本上不需要人力。(6)光伏发电系统工作性能稳定可靠，使用寿命长，晶体硅太阳能电池寿命可以达到20年，以后会随着时间的增加，元件老化。(8)太阳能电池组件体积小、重量轻，便于

7、运输和安装。光伏发电系统建设周期短，而且根据用电负荷容量可大可小，方便灵活，极易组合。1、3本文主要内容如下：一、概述光伏发电系统分类和组成以及光伏发电原理。二、建立光伏电池数学模型应用MATLAB进行模拟仿真，在实验室的条件下研究影响光伏电池发电效率的主要因素。三、在实验室，通过对实物的现场测量，通过对各项主要元件的实验，研究影响光伏发电系统逆变器、蓄电池的主要因素。四、通过测量与计算寻找出光伏发电系统各自的最优组成。1太阳能光伏发电系统1、1太阳能光伏发电原理太阳能电池是将光能转化为电能的元器件。当有光照时，在太阳电池上、下极之间就会

8、形成电势差，用导线连接负载，就会产生直流电。物理过程如下:（1）光子被吸收，使P-N结两侧产生电子-空穴对如图1-1（a）;（2）在离开P-N结一个扩散长度内产生的电子和空穴扩散到达空间电荷区