光伏組件發(fā)電效率影響因子的優(yōu)化研究

【摘要】：發(fā)電效率低是阻礙光伏組件大規(guī)模推廣應(yīng)用的主要障礙之一,研究光伏組件發(fā)電效率影響因子具有重要意義。積灰、遮擋與安裝傾角可不同程度影響光伏組件發(fā)電效率,相同輻照條件下,光伏電池在同一時間段內(nèi)所接收的輻照量越多則光伏組件發(fā)電效率越高。積灰與遮擋以影響光伏板面透射率的形式減少光伏電池可接收輻照量進(jìn)而影響其發(fā)電效率;而安裝傾角則以直接改變光伏板面可接收輻照量的方式影響光伏組件發(fā)電效率。實驗研究過程中自主研制了一種光伏組件自動除塵系統(tǒng),該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、安裝成本低、運行可靠、可連續(xù)有效除塵及除雪。該系統(tǒng)已應(yīng)用于寒冷條件下的單獨供電光伏模塊、具有多種安裝傾角的實驗測試光伏模塊、大面積光伏發(fā)電系統(tǒng)。以自動除塵系統(tǒng)為研究橋梁,模擬了其運行過程所產(chǎn)生的動態(tài)遮擋,并研究了動態(tài)遮擋對光伏組件輸出參數(shù)的影響規(guī)律;分析了不同積灰量下該系統(tǒng)的除塵效果,并總結(jié)了除塵效果隨積灰量的變化關(guān)系;優(yōu)化了自動除塵系統(tǒng)的開啟時刻與運行周期。實驗光伏組件于室外開闊地面放置3、7、20天后面板積灰量分別為0.1274、0.2933、0.8493 g/m2,實驗涉及光伏組件修正系數(shù)為0.9943。結(jié)果表明:自動除塵系統(tǒng)在橫向和縱向運行過程中,清掃裝置每通過1排電池組過程中光伏組件輸出功率、電流及電壓值均按類V形的趨勢變化;系統(tǒng)上行相對下行過程光伏組件輸出電壓與電流的下降幅度分別提高18%與15%,系統(tǒng)上行過程對光伏組件發(fā)電效率的影響程度較大;動態(tài)遮擋面積增加1.6150%將導(dǎo)致光伏組件輸出功率低谷值下降40%左右;橫向及縱向自動除塵系統(tǒng)運行1年后獨立光伏組件發(fā)電量分別損失1.0241、0.8034k W·h,故對獨立光伏組件除塵過程而言除塵系統(tǒng)的耗電量可忽略,對于大容量光伏發(fā)電系統(tǒng)除塵過程而言該系統(tǒng)的累積耗電量將不容忽視,系統(tǒng)運行過程應(yīng)根據(jù)地區(qū)與季節(jié)的不同定在日出之前10 min左右且3天運行一次;積灰3、7、20天實驗中自動除塵系統(tǒng)運行10 min后光伏組件平均輸出功率分別提高1.5171%、1.7312%和9.6021%,積灰量越大自動除塵系統(tǒng)運行效果越明顯,本自動除塵系統(tǒng)可較好提高光伏組件發(fā)電效率。相同外界環(huán)境條件中不同安裝傾角光伏面板積灰量不同。光伏組件存在最佳安裝傾角,積灰可導(dǎo)致最佳安裝傾角發(fā)生移動,研究積灰對最佳安裝傾角的影響規(guī)律可指導(dǎo)光伏系統(tǒng)設(shè)計過程,確定最佳安裝傾角可有效提高光伏發(fā)電企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益。實驗研究過程中分別搭建了0°~90°范圍內(nèi)間隔10°進(jìn)行積灰規(guī)律與光伏組件輸出性能測試的研究平臺,分析了光伏面板積灰量、透射率、傾斜面總輻照度及實際輸出功率隨安裝傾角的變化規(guī)律,提出了可表征積灰對不同安裝傾角影響程度的無量綱參數(shù)—積灰影響度。結(jié)果表明:以90°傾角為基準(zhǔn),將10°作為步長并在80°~0°的降低區(qū)間中測試板積灰量的增加幅度分別為17.24%、22.41%、43.10%、62.07%、60.34%、68.97%、87.93%、91.38%、93.10%;以無積灰板為基準(zhǔn),入射光波長在350~770nm范圍內(nèi)變化時,將10°作為步長并在0°~90°的遞增區(qū)間中測試板的平均透射率分別下降54.61%、27.49%、27.39%、24.16%、18.84%、19.74%、11.44%、9.61%、4.83%、4.83%,由透射率隨積灰量呈負(fù)相關(guān)變化規(guī)律可知,從兩種不同分析角度所得到的積灰量隨傾角的變化規(guī)律一致;以獲得最大發(fā)電效率為目標(biāo),理論安裝傾角優(yōu)勢從大到小依次為30°、20°、40°、10°、50°、0°、60°、70°、80°、90°,實際安裝傾角優(yōu)勢從大到小依次為50°、40°、60°、70°、10°、30°、90°、80°、0°、20°,積灰使光伏組件最佳安裝傾角由30°移動至50°,移動長度為20°;參照積灰影響度可優(yōu)化光伏組件最佳安裝傾角,積灰影響度從小到大所對應(yīng)的安裝傾角依次為50°、40°、70°、60°、10°、30°、80°、90°、0°、20°。 【關(guān)鍵詞】：光伏組件 自動除塵系統(tǒng) 積灰量 發(fā)電效率 透射率 最佳安裝傾角 積灰影響度
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 引言10-11
• 1.2 光伏組件發(fā)電效率影響因子的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 積灰對光伏組件發(fā)電效率影響的研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 遮擋對光伏組件發(fā)電效率影響的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 安裝傾角對光伏組件發(fā)電效率影響的研究現(xiàn)狀13
• 1.3 光伏組件除塵裝置的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀13-14
• 1.3.1 光伏組件除塵裝置的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 光伏組件除塵裝置的應(yīng)用現(xiàn)狀14
• 1.4 本文的研究目標(biāo)、主要技術(shù)路線及研究內(nèi)容14-16
• 1.4.1 本文的研究目標(biāo)14-15
• 1.4.2 本文的主要技術(shù)路線15
• 1.4.3 本文的研究內(nèi)容15-16
• 第二章 光伏組件發(fā)電效率影響因子的分析16-23
• 2.1 光伏組件發(fā)電理論16-19
• 2.1.1 太陽能電池發(fā)電原理16
• 2.1.2 太陽能電池輸出特性16-18
• 2.1.3 光伏組件轉(zhuǎn)換效率及其影響因素18-19
• 2.2 積灰對光伏組件發(fā)電效率的影響機(jī)理19-21
• 2.2.1 積灰的形成19-20
• 2.2.1.1 積灰來源19
• 2.2.1.2 積灰粒徑及降塵類型19-20
• 2.2.2 影響機(jī)理20-21
• 2.3 遮擋對光伏組件發(fā)電效率的影響機(jī)理21
• 2.4 安裝傾角對光伏組件發(fā)電效率的影響機(jī)理21-23
• 第三章 光伏組件自動除塵系統(tǒng)23-31
• 3.1 自動除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)23-24
• 3.2 自動除塵系統(tǒng)運行原理24-25
• 3.3 自動除塵系統(tǒng)實用性分析25-31
• 3.3.1 自動除塵系統(tǒng)的調(diào)試與運行規(guī)范25-27
• 3.3.1.1 系統(tǒng)調(diào)試25-27
• 3.3.1.2 系統(tǒng)運行規(guī)范27
• 3.3.2 獨立光伏組件自動除塵系統(tǒng)應(yīng)用案例分析27-28
• 3.3.3 不同安裝傾角光伏組件自動除塵系統(tǒng)應(yīng)用案例分析28-29
• 3.3.4 不同類型光伏組件自動除塵系統(tǒng)應(yīng)用案例分析29
• 3.3.5 大面積多塊光伏組件自動除塵系統(tǒng)應(yīng)用案例分析29-31
• 第四章 自動除塵系統(tǒng)對光伏組件輸出參數(shù)影響的優(yōu)化研究31-43
• 4.1 實驗內(nèi)容與目的31
• 4.2 實驗方案31-33
• 4.3 實驗結(jié)果與分析33-43
• 4.3.1 實驗光伏組件輸出功率修正33-34
• 4.3.2 自動除塵系統(tǒng)運行過程對光伏組件輸出參數(shù)的影響34-38
• 4.3.3 自動除塵系統(tǒng)運行過程的優(yōu)化38-40
• 4.3.4 自動除塵系統(tǒng)運行后除塵效果的分析40-43
• 第五章 積灰對光伏組件最佳安裝傾角影響的優(yōu)化研究43-53
• 5.1 理論計算模型43-44
• 5.1.1 傾斜面太陽輻照量計算模型43-44
• 5.1.2 積灰影響度計算模型44
• 5.2 實驗方案44-48
• 5.2.1 氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測44-45
• 5.2.2 積灰實驗45-47
• 5.2.3 最佳安裝傾角的確定47-48
• 5.3 實驗結(jié)果與分析48-53
• 5.3.1 不同傾角積灰規(guī)律分析48-49
• 5.3.2 最佳安裝傾角分析49-51
• 5.3.3 積灰對最佳安裝傾角影響的優(yōu)化分析及結(jié)果驗證51-53
• 第六章 結(jié)論與展望53-56
• 6.1 結(jié)論53-54
• 6.2 展望54-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 致謝59-60
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果60

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