光伏组件功率衰减影响因素研究进展

文中从光致衰减、封装材料老化衰减、PID电势诱导能衰减三个方面对光伏组件功率衰减的影响因素及其解决措施的研究成果进行梳理和评价,以期为光伏组件功率衰减失效研究提供借鉴和参考。     

光伏组件风荷载影响因素分析

针对光伏组件风荷载及其体型系数的取值,通过以风洞试验为主结合数值计算的方法,对光伏组件支架单元进行风场特性研究,阐明各种因素(光伏组件倾角、高度、间距、方阵中的位置等)对其风荷载体型系数的影响规律,提出考虑各影响因素的风荷载计算公式。结果显示:光伏组件所受风荷载对其倾角变化敏感,随着倾角的增大而增大;光伏组件所受风荷载(正、负压差值)在靠近来流上游处最大,方阵边缘处较大,向下游发展逐渐变小;通过试验对光伏组件风荷载有关的各影响因素进行参数化,推导出其风荷载计算公式并给出算例,可为太阳能光伏结构的抗风设计提供参考。     

雾霾对光伏组件输出特性的影响研究

该文通过数学建模研究雾霾相对湿度和质量浓度对辐照度的影响规律，并通过实验验证雾霾的相对湿度和质量浓度对辐照度和光伏组件输出功率的影响规律。实验结果表明：雾的相对湿度(RH)从23%上升至90%，辐照度下降52.17%，光伏组件输出功率下降46.5%，在相对湿度达到65%之后辐照度和功率下降幅度加快；霾质量浓度从18μg/m³增加至517μg/m³,RH=30%、50%、60%、75%、80%、90%时辐照度分别下降16.0%、25.0%、40.0%、74.4%、73.1%、68.6%，光伏组件输出功率分别下降21.8%、22.5%、35%、69.9%、70.1%、67.7%;RH从30%增加至90%，霾质量浓度为108、189、312、405、497μg/m³时辐照度分别下降60.0%、78.8%、800.%、85.1%、85.8%，光伏组件输出功率分别下降47.4%、73.3%、78.1%、82.5%、84.9%，随着RH的增大辐照度和输出功率的降幅在逐渐增大。关于雾的相对湿度和雾霾质量浓度对辐照度的影响进行数值模拟，...     

光伏组件积尘量的影响因素及预测模型研究

在实际运行过程中,光伏组件表面会有大量的积尘,造成组件透光率下降,光电转换效率降低。光伏组件中的电池单元表面出现积尘时,该电池单元会由发电转为负载,导致其温度升高形成热斑。因此,积尘厚度预测对光伏组件输出功率的评估及光伏电站的运维具有重要意义。分析了积尘来源,并在以倾角、时间为参数的光伏组件积尘量实验基础上建立了光伏组件积尘量支持向量回归(SVR)预测模型,该模型与实际积尘数据具有较好的一致性。     

光伏组件选型对光伏系统发电量的影响

深入研究了不同种类光伏组件在不同天气条件下的发电特性以及相同种类不同厂家光伏组件的发电特性。实验结果表明不同种类太阳电池在不同季节的发电特性存在明显差异。晶体硅和CIGS(铜铟镓硒)电池冬季发电量明显高于硅薄膜电池,最多可多发电10%左右;随时间推移,三者之间的差异先逐渐减小后增加,到夏季硅薄膜反超多晶硅和CIGS,最多可多发电20%左右。同时,结合光辐照度、温度、湿度等天气资料,测试结果表明:晶体硅和CIGS更适合辐照量高、温度低、湿度小的中国北部地区;硅薄膜在辐照度不高、温度高、湿度大的中国南部大部分地区具有更高发电量。     

不同因素对各类型晶体硅光伏组件温度系数的影响研究

以7种不同类型的晶体硅光伏组件作为研究对象,通过温度系数测量实验,针对光伏组件老化、太阳电池技术、太阳电池尺寸、光伏组件类型等因素对晶体硅光伏组件温度系数的影响进行了分析研究。首先研究了常规老化多晶硅光伏组件的温度系数,然后探讨了双面单晶硅光伏组件温度系数测试方法的具体要求,最后对比分析了采用不同太阳电池技术和尺寸封装的不同类型单晶硅光伏组件的温度系数。研究结果表明：1)在光伏电站现场使用过的常规老化多晶硅光伏组件的温度系数依然保持稳定;2)使用门框内表面为黑色的瞬态太阳光模拟器对双面单晶硅光伏组件进行温度系数测试时,可以不必对光伏组件背部进行遮挡;3)并串结构的半片单晶硅光伏组件的温度系数与太阳电池尺寸、单面或双面发电无直接关系;4)PERC、TOPCon单晶硅光伏组件的温度系数虽然存在一定的差异,但总体来看差异不大。     

积灰对光伏组件发电性能影响的研究

提出了一种评估积灰对光伏组件发电性能影响的有效方法及其数学模型。该方法通过监测光伏发电效率和光伏组件连续积灰的灰尘密度值,建立了输出功率退化数学模型,从理论上说明光伏组件表面积灰对发电效率的影响,为定量研究灰尘影响发电效率提供了理论支撑。搭建了试验平台进行试验研究,验证了输出功率退化数学模型的精度。     

交变温度场对光伏组件性能的影响研究

为探究高海拔荒漠地区交变温度对运行光伏组件输出特性的影响,文章采用三维Solidworks建模与有限元Ansys workbench仿真协同方法,基于青海省海西州电站所处环境温度特征,模拟单一光伏组件在交变温度下的瞬态传热过程,分析温度场分布情况.仿真结果表明:光伏组件模型温度呈梯度分布,热量由前面板至背板,中心至边缘...     

双面光伏组件发电性能影响因素理论与实验研究

基于视角系数模型,理论计算与实验分析双面光伏组件的背面辐照度分布,根据组件背面的辐照度模型和太阳电池等效电路的单二极管模型,采用I-V曲线叠加法计算其微失配损耗;并提出简化反射光谱模型准确计算反射太阳光谱,以光谱失配因子量化反射光谱对双面组件背面发电性能的影响,结合组件背面辐射视角系数模型,建立双面组件背面功率输出的计...     

船舶低频振动对光伏组件输出特性的影响研究

为了研究船舶低频振动对光伏组件输出特性的影响,在Matlab/Simulink平台上构建仿真模型并开展仿真分析,搭建船舶振动环境模拟试验平台开展试验研究,仿真分析和试验研究结果均表明:船舶低频振动可引起光伏组件输出的微小波动,但总体上对于光伏组件输出特性的影响十分微弱,在可接受范围之内。     

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。     

光伏组件热斑案例失效分析与影响因素研究

通过调研实际运行光伏电站中光伏组件热斑失效数据,定义典型热斑类别,分析电池间显著温差、电池串失效、玻璃与电池碎裂等不同热斑类型的产生原因与机理。在此基础上选择不同漏电流与缺陷类型的太阳电池,封装成特定组件,实验测试并分析电池漏电流随温度的变化趋势,以及漏电流分布与电池热斑温度的相关性。并设计光伏系统模拟太阳电池失配情况,进行热斑试验,验证热斑对组件电性能输出的影响,并分析最严重热斑产生条件。     

积灰对多晶硅光伏组件效率影响的实验研究

以特变电工哈密863实验电站的便利条件为基础,首先应用定量涂刷法对多晶硅组件的上盖板在不同积灰密度下的透光率进行了实验研究,然后以此为基础研究了不同积灰密度下多晶硅光伏组件的最大功率点功率。研究表明,上盖板的透光率和最大功率点功率随积灰量的增加呈下降趋势,同时,积灰量的增加会使组件最大功率点电压有所上升。     

水清洁对光伏组件输出功率的影响

目前,水清洁仍然是光伏组件清洁的重要方式之一,而光伏组件表面的积灰及残留水珠都会对光伏组件的输出功率造成一定程度的影响,因此确定水清洁光伏组件所需的合理用水量及探究积水残留对光伏组件的影响具有重要意义。设计了2种光伏组件初始附着物不同的水清洁实验,通过观察实验现象及分析不同洒水量得出的光伏组件输出功率,结果表明：由于沙粒吸附性增强且受阻增大,表面湿润的光伏组件相对于表面干燥的光伏组件更容易沉积沙粒等遮挡物;雨水对光伏组件有遮挡效应并会加快光伏组件表面灰尘的沉积速度,进而影响光伏组件的输出功率;光伏组件输出功率大幅增长阶段对应的水量即为该光伏组件达到清洁目的所需的合理用水量,在清洗完毕后应擦除残余水滴。     

太阳电池失配对光伏组件的影响分析

针对光伏组件EL测试时出现的明暗差异现象,通过EL测试机理及明暗影响因素解析异常产生的原因,并评估此类组件的质量风险。分析表明,组件EL测试发现的明暗差异问题,既有电池效率失配的原因,也有电流失配的原因。从组件功率衰减方面来看,效率失配对组件功率衰减的影响较大,电流失配对组件功率衰减的影响较小。     

高辐照度对高效光伏组件性能影响的研究

研究了高辐照度下的光谱辐照度分布及其与太阳电池的匹配性,通过测试辐照前后太阳电池的光电转换效率、外量子效率(EQE)、反射率、栅线形貌,对比分析了高辐照度、超高辐照度与标准辐照度对高效太阳电池性能影响的差异,并通过与光伏组件户外数据关联分析高辐照度对光伏组件性能的影响。研究结果显示：太阳电池在经受高辐照后,短路电流的下降幅度较为明显,而其下降主要是因为栅线氧化及钝化效果变差引起的复合损失;高辐照环境下最优的光伏组件类型建议选择n型双玻半片光伏组件。评估高效光伏组件在不同环境下的性能,有助于保证光伏组件成品性能的稳定可靠。     

灰尘对光伏发电的影响及组件清洗研究

在大型光伏电站运行发电过程中,灰尘对其发电量的影响不容忽视。本文从灰尘的来源、种类及特性出发进行分析,结合国内外光伏电站组件清洗相关实测数据,研究灰尘对光伏发电的影响;并在此基础上,总结、对比目前已有的光伏电站组件清洗方式,分析各种清洗方式的选择方法和清洗周期的判断,旨在探索研究光伏组件清洗的最佳方案。     

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%。     

降低光伏组件最佳安装倾角对光伏发电系统发电量影响的研究

光伏发电系统采用固定支架运行方式时,一般依据系统所在地的经、纬度,太阳辐射量,气象资料,冬至日的阴影遮挡时间等边界条件计算出光伏组件的最佳安装倾角。研究了在保持总占地面积不变、交流并网功率无要求、满足项目投资内部收益率的情况下,可通过降低光伏组件的最佳安装倾角来增加光伏阵列的直流装机容量,从而提高光伏发电系统的发电量。