n型高效光伏组件发电性能研究

该文基于海南某小型光伏电站测试项目,收集p型和n型2种光伏组件在2021年的发电量数据,对比分析这2种组件在不同月份下的单瓦日均发电量,验证n型光伏组件相较于p型组件发电效率方面的优越性。在光伏电站实际工作条件下测试辐照度和温度对2种组件发电性能的影响,结果表明：n型光伏组件弱光性能更好;在高温条件下有更多的发电量增益,证明n型光伏组件的热稳定性更好,与理论上n型光伏组件功率温度系数更小相符。通过研究2种组件在不同天气下的直流功率,发现n型光伏组件在辐照度突降的情况下也保持优越的发电性能。     

一种固定式和跟踪式光伏阵列功率的估算模型

为估算光伏阵列的发电输出,提出一种能精确到分钟的光伏功率估算模型,适用于固定式和双轴跟踪式阵列。该模型首先根据测量的水平直射、散射辐照度、太阳的位置、组件的安装结构来计算组件表面吸收的辐照度,再结合组件和逆变器的实际效率,估算输出功率。该模型考虑了入射角修正、组件的衰减、灰尘带来的损失、法向直射辐射的修正。使用澳大利亚沙漠知识太阳能中心的数据验证该模型,并应用该模型研究双轴跟踪相对固定光伏阵列的发电量增益。     

基于光伏组件的太阳能资源观测

鉴于太阳能资源的测量和评价是太阳能开发利用的重要基础,按照光伏电池两种主要安装方式(倾斜固定和太阳跟踪),利用单晶、多晶和非晶三种典型的光伏组件设计进行了太阳能光伏资源观测试验,获得了各季节典型晴天条件下各类型光伏组件辐照度的日变化特征和倾斜面光伏组件一年中月均每日可发电量的极大值、极小值及其月份。通过对比各类型光伏组件在太阳跟踪器上和纬度倾斜面上光伏辐照度变化,得出跟踪光伏组件日均光伏曝辐量与倾斜光伏组件日均光伏曝辐量的相比较优势。根据光伏组件的观测结果推算出各类型光伏组件的光伏反演辐照度,与气象辐射观测用总辐射表的总辐射辐照度趋势非常一致,在太阳能光伏主要利用时段相对误差基本在10%以内。     

光伏组件选型对光伏系统发电量的影响

深入研究了不同种类光伏组件在不同天气条件下的发电特性以及相同种类不同厂家光伏组件的发电特性。实验结果表明不同种类太阳电池在不同季节的发电特性存在明显差异。晶体硅和CIGS(铜铟镓硒)电池冬季发电量明显高于硅薄膜电池,最多可多发电10%左右;随时间推移,三者之间的差异先逐渐减小后增加,到夏季硅薄膜反超多晶硅和CIGS,最多可多发电20%左右。同时,结合光辐照度、温度、湿度等天气资料,测试结果表明:晶体硅和CIGS更适合辐照量高、温度低、湿度小的中国北部地区;硅薄膜在辐照度不高、温度高、湿度大的中国南部大部分地区具有更高发电量。     

吕梁市光伏发电系统效率提升研究

对影响光伏发电系统发电量的因素进行了研究,通过实验方法确定了倾角、方位角和局部阴影遮挡对吕梁市光伏组件发电量的影响.结果表明:在接近地理纬度的角度范围内,倾角对光伏组件发电功率的影响在12％左右;调整方位角对光伏组件功率的影响较大,在合理跟踪方位角的情况下,可使光伏组件发电功率增长1倍;遮挡对光伏组件的发电功率影响很大...     

南极中山站30 kW光伏发电系统工作特性研究

研究南极中山站地区太阳辐照度和环境温度的联合分布情况,确定极端环境条件;建立不同辐照度和温度条件下光伏电池I-V特性分析模型,分析极端条件对电池发电特性的影响;研究确定2种30 kW光伏发电阵列方案,并对光伏阵列的发电性能进行仿真分析。研究结果:极区环境对光伏组件的发电特性有较大影响,在倾角、辐照度和环境温度等因素影响下,光伏组件的开路电压、最大功率电压能够增大16.9%,短路电流、最大功率电流增大31%,瞬间最大功率可能增大50.2%。     

光伏阵列安装角度与安装节距的优化选择

光伏发电系统安装地点确定之后,其发电量主要受到光伏组件安装倾角和节距的影响。文章首先建立了光伏电池发电模型和斜面上的辐照度模型,以西安某公司的光伏发电系统为例,计算了不同倾角和节距下光伏阵列的年发电量。结果表明:在没有阴影遮挡的情况下,光伏组件在西安地区的最佳安装倾角为32°;在有阴影遮挡的情况下,节距越小,最佳倾角越小。光伏阵列的节距减小时,组件的发电量减少,利用效率降低。但是,由于组件安装量增多,单个组件占地面积减少,总安装容量增大,发电量增大。此计算方法可为光伏组件安装倾角和节距的选择提供参考。     

PV/T-SAHP系统实验研究

通过系统在不同运行模式下的实验研究,分析太阳辐照度、温度等参数对系统光伏光热性能的影响,结果表明光伏热泵组件发电效率比传统光伏组件提高16.4%;在获得同样热水情况下,混联运行比串联运行每天多输出1.7 k Wh的净发电量,热泵平均COP从1.9升高到3.4。间接式光伏热泵系统将集热器的热量在蒸发器与冷凝器间进行合理分配后,比直膨式光伏热泵系统具有更好的综合性能。     

多因素耦合对光伏组件表面温度影响的试验研究

低温条件(0℃以下)对光伏发电量影响的相关研究较少,为进一步研究温度对发电量的影响,该文首先研究各个因素对光伏组件表面温度的影响。运用灰色关联分析定量分析影响光伏组件表面温度的多种因素,分析得到各影响因子与光伏组件表面温度的最佳关联顺序为太阳辐照度环境温度风速湿度。并采用多元线性回归方程分析各影响因素与光伏组件表面温度之间的关系,结果为太阳辐照度每升高1 W/m~2,光伏组件正面温度增加0.037℃;环境温度每升高1℃,光伏组件正面温度增加0.851℃;风速每升高1 m/s,光伏组件正面温度降低0.421℃;湿度每升高1%,光伏组件正面温度增加0.248℃。其次,根据太阳电池转换特性还研究了光伏组件表面温度对光伏组件输出电压、电流及发电量的影响,并采用一元线性回归方程分析其关系,结果为光伏组件正面温度每升高1℃,发电量增加0.016 Wh。     

双面光伏组件建模及发电性能研究

针对双面光伏组件建立一种耦合模型,可用于模拟双面光伏组件在实际运行过程中的输出特性。采用视角系数法建立便于模拟背面辐照度的二维辐照度模型,提出一种简化计算方法来求解七参数电学模型,并根据能量守恒的非稳态热学模型来估计电池温度。之后通过输入参数的传递,对耦合模型进行求解,并通过实验数据验证模型的准确性。结果表明：辐照度模型可对不同天气条件下双面光伏组件辐照度进行模拟,晴天时更准确,均方根误差仅为6.9%;采用简化方法求解的七参数电学模型,求解结果与实测值较吻合,在最大功率处的功率偏差仅为0.4 W;所建立的耦合模型可对双面光伏组件单日输出功率及年度发电性能进行评估,模拟结果与实测数据吻合较好。     

无盖板型水冷式PV/T模块光电/光热综合性能实验研究

无盖板PV/T组件相比于盖板式PV/T组件有更高的光电转换效率,在电能输出方面的优势明显。基于此,提出一种无盖板型水冷式PV/T模块,并搭建由光伏对比模块、水冷式PV/T模块以及无冷却水循环的PV/T对比模块构成的实验平台开展对比实验,研究温度、流量对无盖板PV/T模块电、热转换效率的影响。结果表明,在水冷作用下,PV/T模块的光伏组件温度显著降低,与PV/T对比模块相比发电效率提升11.54%;环境平均温度为21.7 ℃、平均辐照度650 W/m²的测试条件下,流量0.12 m³/h时模块的电效率为17.44%,热效率为19.80%,综合效率达到65.69%,考虑到循环泵消耗的电能,表面积1.93 m²的水冷式PV/T模块全天可存储有效能3.72 MJ。     

东北地区固定式与单轴跟踪式光伏发电量对比

以吉林省乾安县光伏试验电站为例,基于近1年每3min发电量数据,统计了固定式、单轴跟踪式、单晶硅电池、多晶硅电池的发电量,在剔除缺测和不合理数据的基础上,对比了不同方式、不同材料下的光伏发电效率,并分析了固定式与单轴跟踪式的优劣与性价比。结果表明,单轴跟踪式光伏发电效率较高,多晶硅效率比单晶硅高,单轴式多晶硅系统性价比最高。     

太阳能光伏光热一体化系统的实验研究

为提高太阳能的利用率同时得到可资利用的热水和电力，将小型贮能式光伏系统与家用平板型太阳能热水器结合起来，把光优电池组件层压在热水器的扁盒式铝合金集热板上，构成一套光优光热(PV／T)一体化系统，并在合肥地区进行了自然循环模式下的光电光热性能测试。实验结果表明，在晴朗或多云的天气条件下实验系统日平均热效率可达40％，日平均发电效率约9．5％，系统综合性能效率多在60％以上，比单独的光伏或热水系统效率有显著提高。     

Concentrating solar module with horizontal reflectors

A non-sun-tracking concentrating solar module is described that is designed to achieve photovoltaic (PV) systems with higher generation power density. The proposed concentrating module consists of a solar panel having a higher tilt angle than that of a conventional one and with a solar reflector placed in front of the solar panel on a downward inclination angle towards the panel. As a result of this configuration, the solar panel receives reflected as well as direct sunlight so that maximum irradiance and short-circuit current were increased. This configuration is expected to reduce the area required for solar panels, resulting in lower cost PV system.     

聚光型光伏系统光电耦合性能研究

针对复合抛物面聚光型光伏（PV-CPC）系统,建立光电耦合模型,模拟不同聚光比下光伏阵列表面太阳辐照度分布规律,并比较3种不同网格电路模型的适用性和准确性。结果表明：采用离散网格照度方法模拟精度最高,同时聚光型光伏系统在提升发电功率的同时也导致一定效率损失。当聚光比增大时,光伏阵列表面辐照度值及不均匀性增大,最佳聚光面处的照度分布均匀性优于CPC出口处;光伏阵列的发电功率和效率与太阳总辐照度呈正相关、散射比呈负相关关系。     

双面光伏组件背面无遮挡时的发电量研究

针对以常规方式安装双面光伏组件时组件背面存在一定遮挡会影响其发电量这一情况,通过对双面光伏组件分别安装于固定式光伏支架、平单轴跟踪光伏支架时组件背面有、无遮挡,以及背景反射率不同时双面光伏组件的发电量情况进行分析,结果发现,在双面光伏组件背面无遮挡的前提下,当采用平单轴跟踪光伏支架且地面背景为白色时,双面光伏组件的发电量增益明显。该研究可为地面光伏电站、农光互补光伏电站及分布式光伏电站中双面光伏组件的安装方式提供理论支持。     

不同技术类型光伏组件的户外发电性能及衰减分析

对在广东省顺德地区(属于亚热带季风气候)运行的异质结(HIT)光伏组件、铜铟镓硒(CIGS)薄膜光伏组件、碲化镉(CdTe)薄膜光伏组件这3种不同技术类型的光伏组件的户外发电性能进行了比较,并对这3种光伏组件的功率衰减情况进行了定量分析。截至2019年12月,上述3种光伏组件的户外累计运行时间长达12年,其室内Ⅰ-Ⅴ特性的测试结果表明,HIT光伏组件、CIGS薄膜光伏组件、CdTe薄膜光伏组件的年均功率衰减率分别为0.32%、0.84%和1.72%。此外,采用系统能效比(performance ratio,PR)和PVUSA能效评定2种方法对3种光伏组件实证系统的发电性能进行了评估,2种评估方法的结果基本一致,均为HIT光伏组件实证系统的功率衰减最小;而造成CdTe光伏组件实证系统发电量损失较大的主要原因在于CdTe薄膜光伏组件本身的功率衰减。     

Photovoltaic module-site matching based on the capacity factors

In this paper, a methodology for the selection of the optimum photovoltaic module for a specific power plant site is developed. The selection is based on the capacity factors (CF) of the available PV modules. Long term irradiance data recorded for every hour of the day for 30 years are used. These data are used to calculate the probability density function of the irradiance for different hours of a typical day in a month. The irradiance probability density function and the manufacturer's specifications on PV modules are used to calculate the capacity factors for the PV modules. The PV module with the highest average capacity factor for the specific site is the optimal and recommended PV module. In this paper, the price per installed maximum peak watt is approximately the same for different modules and hence the cost is not an issue