影响光伏电站发电量的10个因素.概要

我国部分地区并网电站最佳倾角
我国部分地区并网电站最佳倾角
5：温度特性
讨论
1：气象部门提供的是水平面上的太阳直接是 辐射和散射部分的辐射量，和我们实际应 用的情况有区别。 2：并网的太阳电池直接的倾斜角度设计只需 要考虑全年总发电最大就可以了，相对于 独立发电系统要简单的多。 3：具体做法 ，可以采用查表或者软件的方 法。
关于太阳辐射测量的新进展
• 目前国际辐射测量动向 • 1、关BSRN（世界气象组织太阳辐 射基 准站）的一些情况 • 2、美国辐射测量站网 • 3、辐射测量的问题和进展
BSRN（世界气象组织太阳辐射基准站)
美国辐射测量站网
基准站之一
基准站之一
基准站之一
基准站之一
基准站之一
基准站之一
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太阳能光伏发电对环境的影响
与光伏发电有关的几个太阳辐射数据
太阳辐射强度 1）日照时间：气象上每天太阳辐射超 过120W/平方米的时间。意义不大。 2）峰值太阳（日照）小时。这是一个 等效概念，指每天太阳辐射强度超过 1KW/平方米（太阳电池测量标准光 强）的小时数，它在数值上等于平均 日辐射量除以标准光强，单位是h/d（ 小时/天）
Hbt计算
• • • （1） Hbt的计算：对于确定的地点，如果知道全年每个月水平面上平均太阳辐射的总辐射量H、直 接辐射量Hb及散射辐射量Hd以后，就可以算出不同倾斜角下的相关太阳辐射量，以下是它的计算公 式： Hbt=R×Hb 其中R为倾斜面上的直接辐射分量与水平面上直接辐射分量的比值。
对于朝向赤道的倾斜面来说： • 式中：Φ为光伏发电系统当地纬度；β为光伏方阵倾角；δ为太阳赤纬；ωs水平面上日落 时角；ωst顷斜面上日落时角。 • 太阳光线与地球赤道面的交角就是太阳的赤纬角，用δ表示，在一年之中，太阳赤纬每天都在发生变 化，但不超过±23。27’的范围。夏天最大变化到夏至日的+23。27’；冬天最小变化到冬至日的- 23 。27’。太阳赤纬随季节变化，按照库伯(cooper)方程，可知太阳赤纬的计算公式为： • •
电与太阳能发电
• 在人类众多的能源中，品位最高的无 疑应该是电能了。它可以非常方便地 转换成其他能源形式：磁能、光能、 热能、化学能等等。而且它的传输方 便，这也是其他能源所做不到的。 • 广意上讲，地球上的能量几乎都是太 阳能，从狭义上讲，太阳能分为光热 、光电。 • 在太阳电池组件的转换效率一定的情 况下，光伏系统的发电量是由太阳的 辐射强度决定的
式中：n为一年中的天数。 如：在春分，n =81，δ=0，自春分曰起第d天的太阳赤纬为：
太阳的赤纬角
天空散射辐射分量Hdt
• • 对于天空散射采用Hay模型，Hay模型认为倾斜面上天空散射辐射量是由太 阳的辐射量和其余天空穹顶均匀分布的散射量两部分组成，可表示为：
式中：Ho为大气层外水平面上辐射量。其计算公式为：
2：太阳电池组件的倾斜角度
• •
从气象站得到的资料一般只有水平面上的太阳辐射总量H，直接辐射量Hb 及散射辐射量Hd，且有： H=Hb+ Hd
对于倾斜面上的太阳辐射总量及太阳辐射的直散分离原理 可得：倾斜面上的太阳辐射总量Ht是由直接太阳辐射量 Hbt天空散射量Hdt和地面反射辐射量Hrt部分组成。 Ht=Hbt+Hdt+Hrt
基准站之一
基准站之一
总辐射表
高精度辐射表
辐射测量的问题和进展
讨论与总结
1：太阳辐射的测量对测试环境有比较高的要求，并 不是任何地点都适合进行基准测量。 2：太阳辐射的测量是一个长期积累的过程。 3：我国正在拟定关于太阳辐射的测量的一系列国家 标准，该标准由“全国气象防灾减灾标准化技术 委员会”负责拟定。其中包括名词解释、测试设 备、测试方法等。 4：光伏电站的发电量直接与太阳辐射量有关，太阳 的辐射强度、光谱特性是随着气象条件而改变的 。 5：太阳能资源的评估不可能十分精确。
我国的太阳辐射情况
四类太阳辐射地区
太阳光谱Leabharlann Baidu
大气质量
• •
Z：太阳天顶角 Z=48.2°,AM1.5
讨论：
1：不同的太阳电池的频率响应是不一样的， 通常在300—1200nm之间。 2：近红外线和近紫外线是可以发电的。 3：太阳常数：在地球大气层外，平均日地距 离处垂直太阳光单位面积上的太阳辐射强 度，用AM0表示。 1367W±7W/m2 25℃,1000W/m2, AM1.5为太阳电池的测试 条件。
式中：Isc为太阳常数，取1367W/m2。 若天空散射各向同性时，上式可以化简为：
地面反射辐射分量Hrt：
• 通常可将地面的反射辐射看成是各向同性的，其大小为：
其中P为地面反射率，其数值取决于地面状态，各种地面的反射率如下表所示： 各种地面反射率
•
一般计算时，可取p=0.2，综上所述，斜面上太阳辐肘量即为：
3：太阳电池的效率
• • • • • • • • • • • • • • 1839年法国实验物理学家E．：Becquere-1发现液体的光生伏特效应，简称为光伏 效应； 1877年 w．G．Adams和R．E．Day研究了硒(se)的光伏效应，并制作第一片 硒太阳电池； 1883年美国发明家charles Fritts描述了第一片硒太阳电池的原理； 1904 年Hallwachs发现铜与氧化亚铜(cu／cu20)结合在一起具有光敏特性； 德国物理学家爱因斯坦(Albert Einsteln)发表关于光电效应的论文； 1918年波兰科学家czochralski发展生长单晶硅的提拉法工艺； 1921年德国物理学家爱因斯坦由于1904年提出的解释光电效应的理论获得诺 贝尔物理奖； 1930年 B．Lang研究氧化亚铜／铜(Cu20／Cu)太阳电池，发表“新型光伏电 池”论 文；W．Schottky发表“新型氧化亚铜(Cu20)光电池”论文； 1932年 Audobert和Stora发现硫化镉(CdS)的光伏现象； 1933年 L．0．Grondahl发表“铜一氧化亚铜(CwCu20)整流器和光电池” 论文； 1951年生长p-n结，实现制备单晶锗电池；
影响太阳电站发电量的10个因素
1：太阳辐射量 2：太阳电池组件的倾斜角度 3：太阳电池组件的效率 4：组合损失 5：温度特性
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6：灰尘损失
7：最大输出功率跟踪 （MPPT） 8：线路损失 9：控制器、逆变器效率 10：蓄电池的效率（独立系统）
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1：太阳辐射
在地球上，我们的能源基本上都来源于太 阳，电力也不例外，我们的电能也是以不 同的方式从太阳能转换中得到的。 太阳是一个灼热的火球，它表面的温 度大约为6000℃，而中心的温度达到2000 万℃，它不断地向外辐射光和热。 太阳这 个灼热的火球距离我们很遥远，它向外辐 射光和热以30万公里/秒的速度，经历8分 钟的长途跋涉才来到地球。
讨论
• • • • • • • • • • 1：计量单位 kwh/m2 .a Mj/m2.a 换算：1kwh=3.6Mj 2:我国的峰值日照小时： 1类地区：4.79小时 2类地区：4.3小时 3类地区：3.3小时 4类地区：2.8小时（和德国柏林差不多） 并网光伏电站的平均效率在75% 光伏系统对太阳辐射能量的利用效率只有10%左右 （太阳电池效率、组件组合损失、灰尘损失、控制 逆变器损失、线路损失、蓄电池效率）