沙尘沉降对光伏组件功率输出影响的实验研究

我国西北部是沙尘暴频发区域,光伏组件长期暴露在沙尘环境下,长时间的积尘严重影响了光伏组件的工作效率,导致输出功率降低。光伏组件安装倾角的变化会导致沙尘沉降质量和组件板面温度的变化,进而影响光伏组件的输出功率。通过沙尘沉降对光伏组件功率输出影响的实验研究,得到的结论能够为沙尘环境下太阳能光伏电站的建设和维护提供实验和理论支撑。     

沙尘对光伏组件表面冲蚀行为影响实验研究

文章根据野外沙漠的环境因素,基于气流挟沙喷射法,利用风沙冲蚀系统模拟沙漠的风沙环境,分析不同安装倾角、风速下,沙尘的冲蚀对光伏组件输出特性的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察光伏组件表面的冲蚀形貌。分析结果表明,光伏组件表面钢化绒面玻璃的冲蚀率随着冲蚀角的增加而增加,并在冲蚀角为90°时达到最大值。通过实验还发现,当冲蚀速度分别为25,30 m/s时,不同冲蚀角下,光伏组件的输出功率比未冲蚀光伏组件的输出功率分别降低了9.82%～16%,15.42%～24.46%,输出功率降低率的平均值分别为13%,19.39%。此外,通过比较发现,当冲蚀角为90°时,光伏组件的输出功率与未冲蚀光伏组件输出功率之间的差值较大,输出功率降低率的最大值为24.46%。     

沙漠沙尘粒径对太阳能光伏组件性能影响的实验研究

通过选用不同粒径的沙漠沙尘颗粒沉积于太阳能光伏组件表面,对太阳能光伏组件的背板温度变化及输出特性进行实验研究。结果表明:随着沉积在光伏组件表面的沙尘粒径(0.05～0.3 mm)变化,组件的开路电压变化较小,其最大差值为0.25 V,变化幅度约1.2%;对短路电流和输出功率有较大影响,短路电流的最大差值大约为13%,输出功率的最大差值约为17%。     

表面水降温太阳能光伏组件的应用特性研究

太阳电池表面温度越高,其转换效率越低。针对该现状对太阳能光伏(PV)系统进行表面水降温研究并对该系统进行理论模型和实验测试,将其与同样材质、同等规格和相同倾角固定的追踪式光伏(track type photovoltaic,TPV)系统进行对比研究。研究表明,以太阳电池板背板温度作为实际工作温度建立的传热理论模型较为合理。实验系统的最佳喷淋流量为0.9 m3/h,喷水温度越低,电池的转换效率越高。通过对表面水降温PV系统及倾角固定的TPV系统的对比研究得出表面水降温PV系统不但能定期除尘且能提高电池转换效率。     

光伏太阳能电池板组件火灾危险性研究

以太阳能电池板应用日趋广泛且其火灾时有发生为背景,通过实验分析太阳能电池板火灾发生的原因及其特点。实验以锥形量热仪为平台,分电池板正面朝上(模拟电池板自燃)、反面朝上(模拟电弧故障火灾)两种工况,每种工况进行辐射强度分别为30kW/m2、35kW/m2、40kW/m2的三组实验,多片11.2cm×11.2cm多晶硅太阳能电池板在热辐射下被电火花引燃并持续燃烧状态直至熄灭。通过对实验的数据分析可以得出太阳能电池板的基本燃烧规律。     

沙尘对光伏组件输出特性影响的风洞实验研究

通过风洞实验测试,研究了不同沙粒质量浓度和风速下风沙对太阳能光伏组件输出特性的影响,绘制不同倾角光伏组件的输出特性曲线,比较积沙前后其发电效率。结果表明:当风速较低时,各倾角组件输出功率积沙前后变化幅度不大,降幅在5%以下;当风速较高时,各倾角组件输出功率积沙前后变化幅度较大,降幅在5%～10%;安装倾角分别为30°和60°时,太阳能光伏组件在纯风沙环境下积沙前后输出功率会有明显的特点。     

沙漠沙尘对光伏组件温度性能影响实验研究

通过选取不同积沙密度和沙尘粒径分别沉积在光伏组件表面,对光伏组件温度性能影响展开研究。结果表明:清洁光伏组件的背板温度高于积沙光伏组件的背板温度。当光伏组件表面的积沙密度不断增大时,光伏组件的温度呈现先下降后上升的趋势;当光伏组件表面的积沙密度小于等于35 g/m²时,影响温度的主要因素是遮挡而造成吸收辐射能的减小;当光伏组件表面的积沙密度增大至35 g/m²时,由遮挡而影响的温度降低幅度达到最大值,当组件表面积沙密度大于35 g/m²,表面积沙使组件的散热性能降低,热阻增大,背板温度上升;当组件表面的沙尘完全遮挡住太阳辐射时,组件的温度不会上升,此时组件温度与环境温度相接近;当光伏组件表面积沙粒径增大时,光伏组件的温度整体呈现先下降后上升的趋势,且在粒径为0.04～0.06 mm时光伏组件的温度最低,与清洁组件相比其温度降低的最大值为6.62℃,在沙尘粒径为0.3～0.4 mm时光伏组件的温度是积沙组件中温度最高的,与清洁组件相比其温度降低的最大值仅为2.3℃,温度降低的最小值仅为0.85℃。     

太阳能光伏组件用物料匹配性研究

主要研究太阳能光伏组件用的硅胶(脱肟/脱醇)、EVA、接线盒壳体(PPO/PC)、金属连接件Cu等材质在实际应用中彼此间的匹配性,并在实验分析数据的基础上进行总结。     

沙漠沙尘对光伏组件输出性能影响实验研究

针对风沙环境下光伏组件的积沙现象,以积沙特性(积沙密度及沙尘粒径)为研究对象,采用人工铺沙的室外试验方式,结合温度性能探讨沙尘对光伏组件最大输出功率及填充因子的影响规律。研究表明:随积沙密度逐渐增大,最大输出功率呈下降趋势——积沙导致组件温度的降低进而对转换效率的提高无法弥补其削弱组件透光度带来的功率损失。填充因子变化趋势相反,且在35 g/m~2时(组件温度谷值处)达到峰值;随沙尘粒径逐渐增大,组件最大输出功率先增大后减小再增大,在粒径0.08～0.10 mm处发生突降,同时填充因子在该区间出现谷值。研究可指导风沙运动频发地区沙漠光伏电站的清洁规划以及不同粒度特征下沙漠光伏电站的产能损失预估。     

沙漠环境沙尘覆盖下的光伏组件输出特性研究

采取野外测试与实验室测试相结合的方法,对内蒙古库布齐沙漠环境下的光伏组件输出特性进行研究分析。结果显示:自然沙漠环境下,积尘时间和安装倾角对沙尘覆盖下的光伏组件的输出功率均有较大影响。光伏组件暴露在自然环境下10个多月不做人工清洗,其输出功率损耗率最大可达30%;与此同时,实验室的测试结果表明,随着组件表面积尘密度的增加,组件的转换效率呈对数衰减。     

基于光伏组件的太阳能资源观测

鉴于太阳能资源的测量和评价是太阳能开发利用的重要基础,按照光伏电池两种主要安装方式(倾斜固定和太阳跟踪),利用单晶、多晶和非晶三种典型的光伏组件设计进行了太阳能光伏资源观测试验,获得了各季节典型晴天条件下各类型光伏组件辐照度的日变化特征和倾斜面光伏组件一年中月均每日可发电量的极大值、极小值及其月份。通过对比各类型光伏组件在太阳跟踪器上和纬度倾斜面上光伏辐照度变化,得出跟踪光伏组件日均光伏曝辐量与倾斜光伏组件日均光伏曝辐量的相比较优势。根据光伏组件的观测结果推算出各类型光伏组件的光伏反演辐照度,与气象辐射观测用总辐射表的总辐射辐照度趋势非常一致,在太阳能光伏主要利用时段相对误差基本在10%以内。     

污秽颗粒在太阳能光伏组件表面的沉积机理及组件积灰特性数值模拟

基于颗粒力学行为及表面能对其沉积影响的分析,探究了颗粒沉积机理并提出了其沉积条件;建立了光伏组件积灰数值模型,通过相同条件下试验与模拟结果的对比验证了该模拟方法的合理性。在此基础上,模拟分析了粒径、风速和安装倾角对组件表面积灰量的影响。结果表明：相同条件下,10μm颗粒的积灰量最大,且当安装倾角大于30°时,积灰量与粒径呈负相关变化;粒径为30μm时,积灰量随安装倾角的增大近似呈线性减少,且当安装倾角由15°增大至60°时,可使风速为7 m/s时的积灰量减少约2.3 g/m²,其降低率约为52.4%;随着风速的增大,积灰量近似呈“V”形变化;污秽粒径不大于30μm且年平均风速约3 m/s的地区可能更适合建设光伏电站,且适当增大安装倾角有助于降低积灰量。     

太阳能光伏光热一体化组件的应用特性实验研究

介绍一种将单晶硅太阳电池与铜管水流通道通过特殊工艺粘结起来的光伏光热(PV/T)一体化系统。对该系统进行室外实际运行实验,测试并讨论该系统在晴朗或多云天气下以不同循环水流量、不同恒定水箱水温、不同初始水箱水温运行时的应用特性。结果表明:该PV/T系统的最佳水流量为1.1 m3/h;水箱内水温越高,系统发电效率越低;水箱初始水温越低,热效率和电效率越高。同时,通过对PV/T系统及固定支架式光伏发电(FPV)系统发电量的对比研究得出,PV/T系统比FPV系统日发电量仅少2%~5%。     

太阳能光伏光热一体化PV/T组件的实验研究

为提高太阳能的综合利用效率及光伏组件的可靠性,设计并搭建了空气型太阳能光伏光热PV/T组件的实验测试平台,并对常规PV组件和空气型PV/T组件的转化效率进行了实验测试,测试结果表明:以空气为传热介质的PV/T组件在被动循环情况下,组件的板温下降约8℃,比普通PV组件的电效率提高约0.1%,PV/T组件通风后的热效率在25%左右,综合效率最高可达72%。分析结果可为空气型PV/T组件的结构优化和建筑供暖提供参考。     

太阳能路灯用光伏组件倾角优化的探讨

为实现全年接收太阳辐射能最大化,将光伏组件倾角设置成当地纬度的原则并不完全适用于太阳能路灯用光伏组件倾角设计。通过对太阳能路灯实际工况的分析和简单计算表明:适当提高光伏组件倾角,可提高冬季对太阳辐射的接收水平,改善太阳能路灯全年工作的可靠性。     

基于表面改性的光伏组件冷凝除尘特性研究

制备5种不同润湿性表面,并在冷凝条件下进行光伏组件表面灰尘自清洁实验,分析不同表面冷凝除尘的过程、机理以及除尘效果。结果表明：在实验条件下,超亲水表面、亲水表面和疏水表面均无法实现冷凝除尘,而超疏水表面和超滑表面上冷凝液滴以滚动方式除去表面76%以上的灰尘。相较于亲水型表面,疏水型表面冷凝干燥后能有效减少表面灰尘相对覆盖率,进而减少灰尘遮挡对光伏发电的影响。超疏水表面滚动液滴较小且速度快,除尘更早发生;而超滑表面滚动液滴较大且速度慢,但与表面接触面积大,清扫范围广。冷凝除尘主要依靠灰尘颗粒与冷凝水之间的界面力,液滴发生运动的临界直径越小越有利于除尘。     

光伏组件表面清洁技术的研究及应用进展

光伏组件的输出特性除了与太阳辐照度及组件自身特性有关,还会受环境(比如,灰尘、雨雪等)、气候等因素的影响。定期清洗光伏组件是光伏电站运维过程中的重要环节,而光伏组件清洗技术对清洗效果的影响较大。对现有的光伏组件表面清洁技术进行了分析与总结,并探究了光伏组件表面清洁技术的发展方向。结果显示：传统的人工清洗和机械清洗局限性较大,清洗效果无法得到保证;在自清洁涂料的研究发展过程中,传统的疏水性涂料和亲水性涂料耐久性和寿命还有待提高。光催化超亲水涂料作为新兴的表面自清洁涂料,其高性能和长寿命逐渐受到更广泛的认可。     

荒漠地区光伏组件表面积尘及清洁技术研究

以格尔木的荒漠地区为例,对其不同时期安装的光伏组件表面积尘进行取样,分析其成分及粒径分布等物理特性,并结合当地气象数据判明光伏组件表面积尘的主要来源。通过积尘颗粒的化学特性及清洁用水水质分析结果,发现传统清洁方式可能加速组件表面污染及损伤;进而提出采用自清洁防尘技术,以提高电站光伏组件的清洁效率,降低清洁成本,提升发电量,并通过电站运行监测数据验证了该技术的有效性与可行性。     

基于新型智能算法对太阳能无人机光伏组件电压预测控制研究

针对BP网络算法预测光伏组件电压易陷入局部最优解,提出一种新型智能算法--自适应差分进化算法优化BP神经网络(BPNN)。太阳能无人机光伏组件电压的预测是通过自适应差分进化算法对BP神经网络的初始值和阈值进行优化,经过不断趋同、异化、迭代,输出最优个体,并按照编码规则将其解码后得到BP神经网络的初始权值和初始阈值,建立SaDE-BPNN电压预测模型。为了证明新方法的优良性能,选取均值绝对误差、均值绝对误差、均方根误差和相对误差4种精度指标对模型的精度进行评价。实验结果表明,SaDE优化BPNN后的平均绝对误差比BPNN低约30%。SaDE优化后的BPNN的均值绝对误差和均方根误差均小于BPNN,分别约为0.65和0.043。以上数据表明,新方法提高了预测的精度,实现了全局优化,能够显著提高预测效果。     

基于光伏组件改造的太阳能热水系统试验分析

基于3kW农村住宅分布式光伏发电系统,在现有的太阳能光伏组件上加装太阳能热水系统并测试其供热系统性能,可为生活中已有的光伏发电系统提供一个供热系统改装的可行性方案设计,而无需重新购买新的光伏/光热组件,降低成本。