淺析光伏發電效率的影響因素和應對策略

許迎東 許英軍

1、河北省科技工程學校 2、魯群紡織有限公司

引言

隨著科技的進步和人類社會的發展，巨大的能源消耗和由此引發的環境污染給人類生產生活帶來了很大的威脅。為此，科研人員開始投身到了新能源的開發和利用當中，以緩解世界能源危機。太陽能作為常見的綠色清潔能源，得到了進一步挖掘。光伏發電也體現了可持續發展理念，成為世界新能源產業中最為重要的一員。然而，當前太陽能電池板由于自身材料和外界條件等因素的制約，發電效率并不高。加大對光伏發電效率影響因素和應對策略的研究，將對整個光伏產業的發展起到積極的作用。

1 光伏發電系統原理

光伏發電技術是指一種將太陽光的輻射能直接轉化為電能的發電技術。它主要應用的是半導體PN 結的光生伏特原理，光伏電池在受到太陽光照射時，內部電子發生定向移動，產生電流，供負載使用或存儲起來。光伏發電系統一般由太陽能電池組件、控制器、蓄電池、逆變器等部分組成。太陽能電池組件是光伏發電系統的核心部分，在受到一定的輻射強度下，將太陽能以直流形式轉換為電能。當發電量大于負載需求時，通過控制器對蓄電池進行充電；當發電量不足時，太陽能電池和蓄電池同時對負載供電，以滿足需求；當負載為交流設備時，增加逆變裝置，將直流電變換為交流電，供負載使用。

2 光伏發電效率的影響因素

光伏發電效率指光伏組件輸出電能占輸入太陽光輻射能的百分比，效率越高，太陽能利用率越大。影響光伏發電效率的因素有很多，主要包括以下幾個方面。

2.1 環境因素

環境因素主要包括輻射強度大小及溫度變化對光伏發電效率的影響。其中輻射強度主要取決于地理位置、海拔高度、大氣環境、氣候條件等因素。一般緯度越低，其太陽高度角就越大，太陽輻射強度越強，反之太陽高度角越小，太陽輻射強度就越弱；海拔高度越高時，空氣就越稀薄，大氣中的水汽和塵埃的含量也越少，太陽輻射強度越大；大氣環境也在一定程度上影響太陽輻射強度，在晴朗無云的天氣，大氣透明度高，到達地面的太陽輻射能量就多，反之灰塵、積雪、云層等陰影的遮擋，也會使太陽能電池板接收到的輻射大打折扣。

日照時數和溫度也是影響光伏發電效率的重要因素。通常日照時間長，太陽能電池板相對獲得的太陽總輻射量就多；只有在適當的溫度下，發電效率才能達到最佳狀態。光伏發電與日照時數和溫度的關系如下圖所示：

a 日照時數與發電功率關系圖

b 溫度與發電功率關系圖

2.2 自身因素

太陽能光伏組件的特性和品質取決于其太陽能電池的材料，不同的材質及制造工藝直接影響著太陽能光伏組件的光致衰減時間和光電轉換效率；對于交流負載而言，逆變器的性能對太陽能光伏發電效率有著重要影響；最大功率點跟蹤可以提高光伏發電效率。

2.3 人為因素

光伏組件接收的輻射總量由天空散射量和地面反射量共同組成，所以要想提高光伏發電效率必須尋找到最佳傾斜角度進行安裝；在光伏組件連接過程中，由于組件間的電流（電壓）差異造成電流（電壓）的損失，即組件的不匹配，也是影響發電效率的因素；設計施工過程不合理，維護清潔不及時等，也會在一定程度上降低光伏發電效率。

3 提高光伏發電效率的策略

首先，科學選址，合理布局是進行太陽能光伏發電的前提；其次，選用轉換效率高，品質穩定，技術成熟的太陽能光伏組件和性能卓越的逆變設備，可以大幅度提高光伏發電效率；選用合適的跟蹤方式，增加垂直照射時長，從而爭取吸收最大輻射量；為了減少高溫對光伏發電的負面影響，適當加裝降溫裝置；進行科學設計，合理施工，針對不同情況制定運維方案（如：通風、除塵等），在一定程度上也可以提升光伏發電效率。

4 結語

太陽能作為一種清潔的可再生能源，近年得到了持續開發及推廣，特別是我國的光伏產業已走上了快速發展的道路。本文對影響光伏發電效率的因素進行了全面分析，并對提高光伏發電效率的策略進行了概括論述。相信在科技不斷推動下，太陽能利用的廣度和深度一定能夠得到進一步提高，光伏產業在未來定會大有可為。