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太阳能光伏发电性能影响因素的研究

作　者: 冯志诚
导　师: 田瑞
学　校: 内蒙古工业大学
专　业: 热能工程
关键词: 光伏发电光伏组件 I-V特性 P-V特性
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

化石能源的大量应用是人类物质文明飞速发展的基础，而化石能源的有限储量和日益枯竭的趋势，以及随之而来日益加剧的环境污染，使得新型替代能源及清洁能源的开发与大规模应用已经迫在眉睫。太阳能凭借分布广泛、储量巨大、无需运输等优点成为新能源的重要部分，太阳能光伏发电的能量转化过程更为简便，直接将太阳辐射能转化为电能，因而在近些年得以迅速发展。本文的具体工作在内蒙古工业大学风能太阳能省部共建重点实验室开展，主要针对影响太阳能光伏发电的因素进行相应的理论、实验研究，及模拟计算。本文研究了局部阴影对光伏组件性能的影响。占组件面积10%的阴影遮挡可以导致80%甚至更高的功率损失，遮挡面积达到20%及以上时，组件的输出功率几乎为零。相同面积的阴影遮挡时，集中遮挡造成的组件输出特性衰减远大于分散遮挡，而且遮挡越分散造成组件输出特性的衰减越小；阴影在不同的电池子串组上分布均匀时，特性曲线趋势正常，分布不均匀时，子串组间电流不均衡，使得组件I-V曲线呈阶梯状，P-V曲线出现多峰；在被遮挡的单体电池上，阴影所占的面积比例越大，组件的功率损失越大。本文研究了表面积灰对光伏组件性能的影响。测试积灰对玻璃样片透光率的影响，积累灰尘的时间越长造成的透光率衰减越大，在350～2750nm光谱范围上衰减明显，水平面上积累30天灰尘时玻璃的透光率平均衰减21.8%，40天时平均衰减45.5%。光伏组件盖板表面积累的灰尘越多，组件的功率损失越大，积灰量为5.65g/m2时，功率损失达到15.2%。本文研究了安装角度及调节方式对光伏组件采光效率的影响。由实验得出呼和浩特地区光伏阵列七、八、九月份最佳安装倾角分别为4°、18°、36°，与RETScreen模拟出的相应倾角几乎完全吻合。由RETScreen模拟分析，安装在呼和浩特地区的光伏阵列应当半年调节一次倾角，四月至九月阵列倾角为16°，十月至次年三月阵列倾角调节为59°，这样既可以提高采光效率，又不会大幅增加安装维护成本和运行工作量。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-15
  1.1 能源现状  8-12
    1.1.1 世界能源发展与现状  8-9
    1.1.2 中国能源现状  9-10
    1.1.3 太阳能资源分布  10-12
  1.2 太阳能光伏发电的应用及研究现状  12-14
    1.2.1 国内外应用现状  12-13
    1.2.2 国内外研究现状  13-14
  1.3 课题主要工作内容  14-15
第二章光伏组件的输出特性  15-23
  2.1 光伏组件的负载特性  15-17
    2.1.1 光伏电池等效电路  15-16
    2.1.2 光伏组件负载特性  16
    2.1.3 光伏组件特性曲线及参数  16-17
  2.2 组件特性曲线测试  17-23
    2.2.1 测试原理  17-19
    2.2.2 测试设备及系统  19-20
    2.2.3 测试方法  20-21
    2.2.4 测试结果  21-23
第三章局部阴影遮挡对光伏组件性能的影响  23-32
  3.1 大比例遮挡对组件特性的影响  23-25
  3.2 特定比例遮挡对组件特性的影响  25-29
    3.2.1 对比集中遮挡与分散遮挡  27
    3.2.2 两组特性曲线对比  27-28
    3.2.3 单体电池遮挡比例的影响  28-29
  3.3 10%遮挡对组件发电量的影响  29-30
    3.3.1 测试设备及系统  29
    3.3.2 实验及结果分析  29-30
  3.4 MPPT 策略讨论  30-31
  3.5 实验结论  31-32
第四章表面积灰对光伏组件性能的影响  32-42
  4.1 表面积灰对透光率的影响  32-34
    4.1.1 实验设备  32-33
    4.1.2 实验及结果分析  33-34
  4.2 表面积灰对组件特性的影响  34-38
    4.2.1 积灰粒度分析  34-36
    4.2.2 积灰量影响对比  36-37
    4.2.3 积灰状态影响对比  37-38
  4.3 表面积灰对组件发电量的影响  38-41
    4.3.1 实验设备及系统  38-40
    4.3.2 实验及结果分析  40-41
  4.4 实验结论  41-42
第五章安装倾角影响  42-51
  5.1 光伏阵列安装方式  42-43
  5.2 RETScreen 模拟  43-46
    5.2.1 RETScreen  43-44
    5.2.2 光伏组件安装倾角模拟  44-46
  5.3 倾角调整实验  46-48
    5.3.1 测试设备及系统  46-47
    5.3.2 实验及结果分析  47-48
  5.4 倾角可调的安装方案  48-51
第六章总结及展望  51-54
  6.1 总结  51-52
  6.2 本文工作的创新点  52-53
  6.3 今后工作的改进和展望  53-54
参考文献  54-56
致谢  56-57
在读期间发表的论文  57

太阳能光伏发电性能影响因素的研究

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