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主题:输出功率论文写作 时间:2024-01-09

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输出功率论文参考文献:

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摘 要:在太阳高度角稳定的时间段内,根据实验的单变量原则,持续偏转光伏组件的方位角,同时通过钳形表和万用表分别测试该组件的短路电流及开路电压以探究光伏组件的不同程度地方位角偏差对组件输出功率的影响程度,得到了光伏组件关于相同倾角不同方位角的对应关系,从而为光伏电站方位角的设计提供参考依据,提高光伏电站的发电效率.

关键词:太阳方位角;组件方位角;组件倾角;方位角偏差;组件输出功率

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.2487

0 引言

随着能源危机和环境污染日益成为全球性问题,现阶段太阳能的利用,特别是利用太阳能进行光伏发电,越来越受到人们的重视[1,2].如何提高太阳能电池的转换效率和降低光伏成本成为光伏太阳能电池研究的关键[3].影响太阳能光伏电站转换效率的因素很多,其中以温度和太阳辐照度的影响最大[4,5].本文研究的组件方位角偏差对太阳能电池输出功率的影响实质上就是探究不同太阳辐照度对太阳能电池输出功率的影响.本文将在光照较好(辐照度大于700W/m2)的条件下,调整不同的组件方位角进行测试研究,得出各方位角偏差情况下太阳能电池的实际输出功率偏差,对光伏电站组件方位角的设计、安装具有一定的参考价值.

1 测试原理与实验设备

1.1 测试原理

将太阳能电池组件的水平面调至与太阳入射角相垂直,此时,组件输出功率是最大值.根据国内外研究表明,在偏离最佳方位角30°时(北半球),方阵的发电量将减少10%-15%;在偏离最佳方位角60°(北半球)时,方阵的发电量将减少约20%-30%.但是,在晴朗的夏天,太阳辐射能量的最大时刻是在中午稍后,因此方阵的方位稍微向西偏一些时,在午后时刻可获得最大发电功率.在不同的季节,太阳电池方阵的方位稍微向东或西一些都有获得最大发电量的时候.影响太阳能电池输出功率的主要因素是日照强度和工作温度.本文设计的实验在光照气候稳定(太阳光照稳定、无云、无风)的环境下进行.忽略温度变量和太阳高度角对组件输出功率的影响,从而确保导致组件输出功率变化的唯一变量为组件方位角,由此得出组件方位角偏离最佳方位角对组件输出功率的影响.组件输出功率的数值,通过短时间内测试光伏组件的开路电压与短路电流,并根据组件输出功率和开路电压、短路电流、填充因子的关系算出组件当时的实际输出功率.计算公式见下:

式中,Pout为:组件在自然光照条件下的输出功率;

Uoc为当前环境条件下测试的组件开路电压;

Is为当前环境条件下测试的组件短路电流;

FF是组件的填充因子;

Vmp、Voc、Imp、Isc为上述组件铭牌参数.

本次实验通过荷兰KIPP& ZONEN CMP10 辐照计确保实验期间太阳辐照度稳定,并固定组件倾角,以保证实验变量的唯一性.

1.2 实验设备及用途

实验设备主要为KIPP&ZONEN CMP10总辐射表、太阳能组件、阴影观察仪、FLUKE万用表、FLUKE钳形表、0°-90°水平面图、组件倾角固定支架.总辐射表的光谱相应范围为285-2800nm,基本上包含了太阳能电池板的光谱响应范围,灵敏度为7-14μV/W/m2,保证了总辐射表能够快速分辨出辐照度的实时变化,确保测试条件的稳定.阴影观察仪用于校准组件方位角以确保组件斜面与太阳光入射角相垂直.固定支架用于固定组件倾角,防止倾角误差影响测试结果.0°-90°水平面图用于调整组件方位角,确保组件方位角偏差的精确度.本次实验方位角偏差范围为0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°共18个角度偏差,每5°偏转测试用时小于30s,总计用时小于9分钟,充分保证了整个实验测试过程中,测试环境的稳定性,确保测试结果的可行性.

2 实验结果分析

为探究实验测试数据非偶然性,重复该实验,并于不同的太阳方位角以及夏秋两季进行,以确保得出结果的可靠性.实验中对同一厂家250W组件进行了该项测试.由于各项测试时间及整体测试周期很短,可以忽略测试过程中太阳运动的影响.测试期间,天气晴朗,无风,辐照度大于700W/m2,排除了温度及辐照度波动对组件输出功率的影响.

通过实验偏差结果可知当组件方位角偏离最佳方位角(与太阳入射角垂直)15°时,累计输出功率下降1.7W,约为最佳方位角输出功率234.5W的0.724%,对组件输出功率影响很小.可见组件偏差方位角在0°至15°范围内的测试结果曲线基本水平,表明该程度范围内的方位角偏差对组件输出功率无影响.当组件方位角偏离最佳方位角15°时,组件累计输出功率下降5W,约为组件标称功率250W的2%.该实验中,方位角偏差小于5°时,组件输出功率曲线水平,无波动.当方位角偏差处于5°至15°时,组件输出功率出现缓慢下滑,直至方位角偏差大于25°时,组件输出功率开始呈比例直线下降.具体实验测试结果曲线图见下:

经过多次同类型实验数据结果分析得出:组件方位角自南向西偏差15°以内,组件输出功率的变化在0.7%-2%以内,当组件方位角自南向西偏差达至20°时,组件输出功率普遍出现明显下降比例升高至3.2%-5%.通过该实验,可以推断,光伏电站的方位角设计将严重影响光伏电站发电量输出,尤其是当组件安装方位角出现严重偏差时,组件输出功率将降低30%-40%.在我国,太阳能电池的方位角一般都选择正南方向,以使太阳能电池单位容量的发电量最大.应尽可能偏西南15°之内,使太阳能发电量的峰值出现在中午稍过后,有利于冬季多发电.

当组件偏差方位角达至85°时,组件输出功率几乎为最佳方位角输出功率的一半.由此可以得出,測试环境中的太阳方位角所在位置可能加大实验结果曲线的斜率值.本文中的实验结果仅为太阳方位角较高,辐照度较好的环境条件所得,但结果表明,组件方位角偏差过大,严重影响组件的输出功率.

3 总结

本文对多晶硅组件太阳能电池,在自然条件下进行了关于组件方位角对其输出功率的影响测试实验.测试结果符合预期目标:当组件安装方位角偏离最佳太阳入射角时,偏差越大,组件接收的有效辐照量越低,输出功率越低.从本次的实验测试结果来看,可以得出以下结论:

(1)组件方位角偏差度与太阳能电池输出功率的降低呈正比,方位角度偏差越大,输出功率越低.

(2)在方位角偏差实验测试中,当方位角偏差小于等于15°时,太阳能电池输出功率下降不明显,低于当前环境最佳方位角输出功率的2%.

(3)在方位角偏差实验测试中,当方位角偏差大于等于25°时,太阳能电池输出功率下降明显,大于5%,并直线降低.

参考文献:

[1]张智峰.太阳能光伏发电系统控制器的设计[J].工程技术,2010(21):117.

[2]陈卫民,汪伟,蔡慧.一种智能型光伏发电逆变器设计[J].中国计量学院学报,2009,20(04):320-323.

[3]王旭,肖辉,陈泉等.太阳能光伏电池I-V测试研究[J].云南大学学报,2010,32(SI):242-244.

[4]PARRETTA A.Effects of solar irradiation conditions on the outdoor performance of photovoltaic modules[J].Optics Communication,1998(153):1-3.

[5]ILEY E W,STAMENIC L.Optimization of building integrated photovoltaic systems[C].Photovoltaic Specialists Conference, Piscataway:IEEE press,2002:1501-1503.

结论:关于本文可作为相关专业输出功率论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文输出功率论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。

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