太阳能光伏发电性能影响因素的研究

【摘要】：化石能源的大量应用是人类物质文明飞速发展的基础，而化石能源的有限储量和日益枯竭的趋势，以及随之而来日益加剧的环境污染，使得新型替代能源及清洁能源的开发与大规模应用已经迫在眉睫。太阳能凭借分布广泛、储量巨大、无需运输等优点成为新能源的重要部分，太阳能光伏发电的能量转化过程更为简便，直接将太阳辐射能转化为电能，因而在近些年得以迅速发展。 本文的具体工作在内蒙古工业大学风能太阳能省部共建重点实验室开展，主要针对影响太阳能光伏发电的因素进行相应的理论、实验研究，及模拟计算。 本文研究了局部阴影对光伏组件性能的影响。占组件面积10%的阴影遮挡可以导致80%甚至更高的功率损失，遮挡面积达到20%及以上时，组件的输出功率几乎为零。相同面积的阴影遮挡时，集中遮挡造成的组件输出特性衰减远大于分散遮挡，而且遮挡越分散造成组件输出特性的衰减越小；阴影在不同的电池子串组上分布均匀时，特性曲线趋势正常，分布不均匀时，子串组间电流不均衡，使得组件I-V曲线呈阶梯状，P-V曲线出现多峰；在被遮挡的单体电池上，阴影所占的面积比例越大，组件的功率损失越大。 本文研究了表面积灰对光伏组件性能的影响。测试积灰对玻璃样片透光率的影响，积累灰尘的时间越长造成的透光率衰减越大，在350～2750nm光谱范围上衰减明显，水平面上积累30天灰尘时玻璃的透光率平均衰减21.8%，40天时平均衰减45.5%。光伏组件盖板表面积累的灰尘越多，组件的功率损失越大，积灰量为5.65g/m2时，功率损失达到15.2%。 本文研究了安装角度及调节方式对光伏组件采光效率的影响。由实验得出呼和浩特地区光伏阵列七、八、九月份最佳安装倾角分别为4°、18°、36°，与RETScreen模拟出的相应倾角几乎完全吻合。由RETScreen模拟分析，安装在呼和浩特地区的光伏阵列应当半年调节一次倾角，四月至九月阵列倾角为16°，十月至次年三月阵列倾角调节为59°，这样既可以提高采光效率，又不会大幅增加安装维护成本和运行工作量。 【关键词】：光伏发电 光伏组件 I-V特性 P-V特性
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 能源现状8-12
• 1.1.1 世界能源发展与现状8-9
• 1.1.2 中国能源现状9-10
• 1.1.3 太阳能资源分布10-12
• 1.2 太阳能光伏发电的应用及研究现状12-14
• 1.2.1 国内外应用现状12-13
• 1.2.2 国内外研究现状13-14
• 1.3 课题主要工作内容14-15
• 第二章 光伏组件的输出特性15-23
• 2.1 光伏组件的负载特性15-17
• 2.1.1 光伏电池等效电路15-16
• 2.1.2 光伏组件负载特性16
• 2.1.3 光伏组件特性曲线及参数16-17
• 2.2 组件特性曲线测试17-23
• 2.2.1 测试原理17-19
• 2.2.2 测试设备及系统19-20
• 2.2.3 测试方法20-21
• 2.2.4 测试结果21-23
• 第三章 局部阴影遮挡对光伏组件性能的影响23-32
• 3.1 大比例遮挡对组件特性的影响23-25
• 3.2 特定比例遮挡对组件特性的影响25-29
• 3.2.1 对比集中遮挡与分散遮挡27
• 3.2.2 两组特性曲线对比27-28
• 3.2.3 单体电池遮挡比例的影响28-29
• 3.3 10%遮挡对组件发电量的影响29-30
• 3.3.1 测试设备及系统29
• 3.3.2 实验及结果分析29-30
• 3.4 MPPT 策略讨论30-31
• 3.5 实验结论31-32
• 第四章 表面积灰对光伏组件性能的影响32-42
• 4.1 表面积灰对透光率的影响32-34
• 4.1.1 实验设备32-33
• 4.1.2 实验及结果分析33-34
• 4.2 表面积灰对组件特性的影响34-38
• 4.2.1 积灰粒度分析34-36
• 4.2.2 积灰量影响对比36-37
• 4.2.3 积灰状态影响对比37-38
• 4.3 表面积灰对组件发电量的影响38-41
• 4.3.1 实验设备及系统38-40
• 4.3.2 实验及结果分析40-41
• 4.4 实验结论41-42
• 第五章 安装倾角影响42-51
• 5.1 光伏阵列安装方式42-43
• 5.2 RETScreen 模拟43-46
• 5.2.1 RETScreen43-44
• 5.2.2 光伏组件安装倾角模拟44-46
• 5.3 倾角调整实验46-48
• 5.3.1 测试设备及系统46-47
• 5.3.2 实验及结果分析47-48
• 5.4 倾角可调的安装方案48-51
• 第六章 总结及展望51-54
• 6.1 总结51-52
• 6.2 本文工作的创新点52-53
• 6.3 今后工作的改进和展望53-54
• 参考文献54-56
• 致谢56-57
• 在读期间发表的论文57

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