光伏板光電轉換與天氣的關系

1、g 光伏板光電轉換效率與天氣的關系光強、溫度和云對光伏板光電轉換效率都有明顯影響，在東北，溫度升高常 導致效率降低，從夏季到冬季效率可從約 10%變至約 16%；而每天日出日落光 強的變化，轉換效率可由百分之幾變到百分之十幾； 云會通過對光和溫度的影響， 改變轉換效率。由于環(huán)境的日變化是不可避免的，因此，用日平均轉換效率計算光伏扳可得 到的發(fā)電量比較合理。 用日平均轉換效率值的月和年變化可衡量氣候對光伏發(fā)電 的影響。由光伏板組件的 I-V 特性曲線圖可知， 在其它條件相同時， 光伏扳的輸 出功率與負載有關。 而且在不同光輻射強度時， 最大輸出功率對應的負載是 不同的。因此，為了始終保持光伏板有

2、最大輸出，就需要不斷調節(jié)負載，這 在我們的試驗條件下很難實現(xiàn)。 因此，我們采用了兼顧不同輻射條件， 選擇 固定負載的方法。通過計算，決定在試驗中使用 35 歐姆線繞精密電阻作負 載。用這個負載在 1000W、800W、 600W、400、200W 時分別能輸出最佳 負載時的 100%，98%、83%、74%、58%的功率。如果在用可調最佳負載時 光伏板的光電轉換系數(shù)始終是 0.13 左右，使用固定電阻后對應的轉換系數(shù) 為 0.13，0.126， 0.113，0.09，0.063。這種由于負載非最佳引起的誤差，我 們在比較數(shù)據(jù)時應作相應考慮。2.2測量太陽能用輻射計光譜范圍：400nm-1100

3、nm 工作溫度：-40 C -65 C非線性 1% 年穩(wěn)定性 : 2%傳輸和計算部分 模數(shù)轉換精度 16位 計算精度 0.01%氣象環(huán)境數(shù)據(jù)，全部取自乾安縣氣象站氣象記錄。3 光電轉換系數(shù)與天氣條件的關系3.1 天氣日變化的影響在一天中，日出日落， 太陽和地球的相對運動引起光照強度的巨大變化， 同 時也引起溫度的有規(guī)律的變化。 飄忽不定的云層， 也會帶來復雜的變化。 他們會 影響光伏板的光電轉換效率嗎？3.1.1 光照強度的影響圖1 是一張 2010年 1 0月5曰晴天時，同一方向，接收到的太陽輻射，光伏 扳輸出功率和計算出的轉換效率三個要素的日變化。 由圖 1 可知，當太陽輻射引 起光照強度

4、降低時， 光伏板轉換效率也迅速下降， 在下午輻射強度為 800時，為 0.13；700時為 0.12；600時為 0.09（0.108）；500為0.06；400為 0.04（0.096）； 300為 0.03；200為 0.01（0.075）（括號內的數(shù)字為僅考慮負載的訂正數(shù)） ，10-5時間下降的程度遠大于僅進行負載訂正得到的（括號內的）數(shù)據(jù)。因此可以認為，即使始終采用最佳負載，光伏扳的光電轉換效率也會跟隨光照強度的減少而降 低。3.1.2溫庹的影響圖2顯示不同季節(jié)（9月8曰、10月5日、11月1日、12月12日）的晴天，（這5天中午12點的氣溫分別為23.2度、17.7度、1.4度、-1

5、9.7度），光照強度 相同時，轉換效率的變化，圖中縱軸為轉換效率，橫軸為光強（1-7的光強分別為200,400,500,600,700,800,900 w/nn），菱形線為9月，方形線為10月，三角形 線為11月，由圖可知，無論那個層次的光照強度，光伏扳的光電轉換效率都隨 著天氣變冷而增加，在光照強度為800w/m2，輸出負載最佳時，可從夏季的12%增漲到冬季的16%。不同季節(jié)轉換效值 教光圖2同樣光強不同溫度時的轉換系數(shù)3.1.3云的影響，云可以遮蔽吸收陽光，也可以散射，反射和折射陽光。圖3是穩(wěn)定的層狀云 的影響，圖中的三根線從高到低分別為光強、輸出電量和轉換系數(shù)。云層使接收 到的太陽光照強

6、度降低到只有幾十到幾百 w/m o轉換系數(shù)也下降到零點幾到幾。值數(shù)圖3陰天的太陽輻射和轉換效率我們分析認為，有云層遮蓋時光照強度對應的轉換系數(shù)和睛天時沒有明顯 區(qū)別。也就是說，云層對太陽光的種種物理變換，未發(fā)現(xiàn)對光伏板的光電轉換能 力造成本質的影響，轉換效率仍主要取決于光強。圖4是有積狀云時光照強度和 轉換系數(shù)的關系，它也符合一般光強對轉換效率影響的規(guī)律。值數(shù)00o8 6 4 2g g g03 40-02 Q2-02: 1 .: ODN.: L0-.: 2u-l1H0 QI-H0 oeo-y #9 VCO.9 03-.9 LHD.9 20-00 90-00 62-00 3I-00 A0-OO時

7、圖4多云天氣對光電轉換效率的影響光電轉換系數(shù)與季節(jié)的關系4.1日光電轉換系數(shù)在應用條件下，我們很難避免太陽光強的日變化，也很難避免溫度的日變化 和云的復雜影響。為了綜合考慮這些因素造成的結果，我們使用了日光電轉換系 數(shù)。日光電轉換系數(shù)=光伏板電輸出日累計量/同向太陽輻射日累計量圖5是從2010年9月1日到2010年12月30日光電轉換系數(shù)的變化情況。4.2日光電轉換系數(shù)的季節(jié)變化從圖5 （圖中菱形為斜向輻射量，方形為光伏輸出，三角為日轉換系數(shù)）可見， 日光電轉換系數(shù)隨著季節(jié)的環(huán)境，也在變化。在乾安縣的9-12月，正是夏天經(jīng)秋天到冬天的時候，天氣逐漸變冷，在圖中可以看到，同樣在晴天的條件下，日

8、轉換系數(shù)從9-10%逐漸上升到13-14%。在這個時期，由于太陽仰角逐漸降低， 光伏板接受的能量也在減少，造成轉換系數(shù)的降低，但對于傾斜安裝的光伏板， 每天中午僅從900W/m2降到800 W/m2 ，影響不大，而秋天到冬天溫度從零 上20幾度到零下10幾度的激烈下降，導致最終的結果是轉換系數(shù)上升。 轉換系 數(shù)的這種變化，有益于光伏板全年的輸出趨于平穩(wěn)4.3日光電轉換系數(shù)的年際變化由于儀器投入使用的時間尚短，我們還不能對乾安縣日光電轉換系數(shù)的年際變化作出分折。但可以推測，如果作出日光電轉換系數(shù)的年平均值，由于每年的溫度和云量的復雜變化，這個值也會存在年際的變化。9.8-12 . 31日期圖5 2010年9-12月曰平均摶換系數(shù)的變小結在特定的氣候條件下：5. 1光伏板的光電轉換效率通常隨輻射強度增加而增加，當陽光減弱時，光伏 板的光電轉換效率會迅速下降。在計算光伏板發(fā)電能力時應該考慮這個因素，例 如：跟蹤太陽旋轉的光伏板可以多接受約 30%的光能，但它的發(fā)電量會比固定板 多，超過30%，甚至達到50%，因為它的轉換效率始終保持很高，日轉換效率 可達13%，而固定板的只能達到