光伏发电的效率计算.pdf

科技视界!"#$%" $ & ’$"(%)*)+, -#.#)% !"#$%" $ & ’$"(%)*)+, -#.#)% 科技视界! ! " 如今人们对能源需求越来越高,对生活质量的要求也越来越高。然而大量的能源消耗不仅造成了资源枯竭,更污染了环境,使得人们的这些要求成为了一对矛盾。光伏发电作为新能源发电的重要组成部分,无疑是解决这一矛盾的有效途径。当今各国已加大了研究和投资力度,大力发展这一产业。虽然太阳能无处不在、用之不竭,但将其作为主要的电力来源还有很多技术挑战。其中最大的瓶颈就是其效率问题。如何最大限度的利用太阳能,提高效率成为问题的关键所在。然而在研究如何提高效率之前,应先分析每一环节的效率和能量损失的机制,这样才能从每一部分入手,综合全面的理解效率问题,为提高效率打下基础。" #$%&’()*+ 光伏电站由这几部分组成:光伏阵列———汇流箱———逆变器———升压变压器。每一个环节都有能量损失,因此最终的效率将是经过 2 处损耗后的效率。太阳能电池利用的是 3 45 结的光生伏打效应将太阳能转化为电能。当由于入射了太阳光子使得 345 产生正向电压时,内电场就会使 3 层的空穴移动到 5 层。在穿过 345 层的过程中, 3 型材料中的空穴漂移电流就变成了 5型材料中的电子电流;而 5 型材料中的电子漂移电流变成了 3型材料中的空穴电流。空穴和电子电流的总和就是总电流密度。而当空穴接近 345 结时,其与电子复合,抵消了一部分电量,降低了总的电流密度,这也是导致其效率降低的因素之一。太阳能电池中材料体的电阻和界面处载流子的电阻还有材料之间的接触电阻可等效为串联内阻。串联内阻对太阳能电池最大功率点的位置有着较大影响,且太阳能电池效率随串联内阻呈指数减少的趋势。此外, 电池片的遮光面积、光伏阵列表面沉积的灰尘、原材料本身的缺陷等, 都能导致其光电转换效率降低。再考虑了以上因素后,光伏阵列的效率约为 728 。汇流箱的作用是将一定数量、规格相同的太阳能电池所发出的电能汇聚起来,再通过后续配套的设配与光伏发电系统连接,实现并网。汇流箱的运行需要电源,其有两种供电方式:外部供电和自供电。其中,自供电是汇流箱内部直接取用直流电,并通过电源开关转换为所需的工作电压(通常为 92- )。因其电量小,所造成的损耗非常小,可以忽略不计。衡量逆变器效率有两个常用的指标:最大转换效率和欧洲效率。最大转换效率是指逆变器所能达到的最高效率。欧洲效率指按照在不同功率点效率根据加权公式计算出的效率。对逆变器的设计而言,欧洲效率的最大化更为重要。因为逆变器受天气变化和其他因素的影响,不可能时时运行在最大效率点。而欧洲效率考虑了光强的变化,能更加准确的衡量逆变器的性能。它是由不同负载情况下的效率,按照加权累加得到的。其中:; 8负载率时的效率占了其最大组成部分。为了提高欧洲效率,仅仅降低额定负载时的功率损耗是不够的,必须要同时提高不同负载率是的效率。由于大多数逆变器使用的开关器件是<=>’,它的导通压降是非线性的,其不会随电流的增加而显著增大。这样可以保证逆变器在最大负载率的情况下,仍然保持较低的损耗和较高的效率。但是欧洲效率中占比重最大负载率的却是负载较轻时的效率。而轻载时, <=>’的导通压降并无明显降低,这相当于降低了欧洲效率。而?@!AB’的导通压降呈线性,负载越轻