光伏组件发电效率影响因子的优化研究-热能工程专业论文.docxVIP

内蒙古 内蒙古工业大学硕士学位论文 内蒙古 内蒙古工业大学硕士学位论文 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 摘 要 发电效率低是阻碍光伏组件大规模推广应用的主要障碍之一，研究光伏组件发 电效率影响因子具有重要意义。积灰、遮挡与安装倾角可不同程度影响光伏组件发 电效率，相同辐照条件下，光伏电池在同一时间段内所接收的辐照量越多则光伏组 件发电效率越高。积灰与遮挡以影响光伏板面透射率的形式减少光伏电池可接收辐 照量进而影响其发电效率；而安装倾角则以直接改变光伏板面可接收辐照量的方式 影响光伏组件发电效率。 实验研究过程中自主研制了一种光伏组件自动除尘系统，该系统结构简单、安 装成本低、运行可靠、可连续有效除尘及除雪。该系统已应用于寒冷条件下的单独 供电光伏模块、具有多种安装倾角的实验测试光伏模块、大面积光伏发电系统。以 自动除尘系统为研究桥梁，模拟了其运行过程所产生的动态遮挡，并研究了动态遮 挡对光伏组件输出参数的影响规律；分析了不同积灰量下该系统的除尘效果，并总 结了除尘效果随积灰量的变化关系；优化了自动除尘系统的开启时刻与运行周期。 实验光伏组件于室外开阔地面放置 3、7、20 天后面板积灰量分别为 0.1274、0.2933、 0.8493 g/m2，实验涉及光伏组件修正系数为 0.9943。结果表明：自动除尘系统在横 向和纵向运行过程中，清扫装置每通过 1 排电池组过程中光伏组件输出功率、电流 及电压值均按类 V 形的趋势变化；系统上行相对下行过程光伏组件输出电压与电流 的下降幅度分别提高 18%与 15%，系统上行过程对光伏组件发电效率的影响程度较 大；动态遮挡面积增加 1.6150%将导致光伏组件输出功率低谷值下降 40%左右；横 向及纵向自动除尘系统运行 1 年后独立光伏组件发电量分别损失 1.0241、0.8034 kW·h，故对独立光伏组件除尘过程而言除尘系统的耗电量可忽略，对于大容量光 伏发电系统除尘过程而言该系统的累积耗电量将不容忽视，系统运行过程应根据地 区与季节的不同定在日出之前 10 min 左右且 3 天运行一次；积灰 3、7、20 天实验 中自动除尘系统运行 10 min 后光伏组件平均输出功率分别提高 1.5171%、1.7312% 和 9.6021%，积灰量越大自动除尘系统运行效果越明显，本自动除尘系统可较好提 高光伏组件发电效率。 相同外界环境条件中不同安装倾角光伏面板积灰量不同。光伏组件存在最佳安 装倾角，积灰可导致最佳安装倾角发生移动，研究积灰对最佳安装倾角的影响规律 可指导光伏系统设计过程，确定最佳安装倾角可有效提高光伏发电企业经济收益。 实验研究过程中分别搭建了 0°～90°范围内间隔 10°进行积灰规律与光伏组件输出性 能测试的研究平台，分析了光伏面板积灰量、透射率、倾斜面总辐照度及实际输出 功率随安装倾角的变化规律，提出了可表征积灰对不同安装倾角影响程度的无量纲 参数—积灰影响度。结果表明：以 90°倾角为基准，将 10°作为步长并在 80°～0°的 降低区间中测试板积灰量的增加幅度分别为 17.24%、22.41%、43.10%、62.07%、 60.34%、68.97%、87.93%、91.38%、93.10%；以无积灰板为基准，入射光波长在 350～770nm 范围内变化时，将 10°作为步长并在 0°～90°的递增区间中测试板的平 均透射率分别下降 54.61%、27.49%、27.39%、24.16%、18.84%、19.74%、11.44%、 9.61%、4.83%、4.83%，由透射率随积灰量呈负相关变化规律可知，从两种不同分 析角度所得到的积灰量随倾角的变化规律一致；以获得最大发电效率为目标，理论 安装倾角优势从大到小依次为 30°、20°、40°、10°、50°、0°、60°、70°、80°、90°， 实际安装倾角优势从大到小依次为 50°、40°、60°、70°、10°、30°、90°、80°、0°、 20°，积灰使光伏组件最佳安装倾角由 30°移动至 50°，移动长度为 20°；参照积灰影 响度可优化光伏组件最佳安装倾角，积灰影响度从小到大所对应的安装倾角依次为 50°、40°、70°、60°、10°、30°、80°、90°、0°、20°。 关键词：光伏组件；自动除尘系统；积灰量；发电效率；透射率；最佳安装倾 角；积灰影响度 ABSTRACT Low power generation efficiency is one of the main obstacles to apply PV modules by large scale, therefore, studying the influence factors of is of great signif