光伏板光电转换与天气的关系

g光伏板光电转换效率与天气的关系

光强、温度和云对光伏板光电转换效率都有明显影响，在东北，温度升高常导致效率降低，从夏季到冬季效率可从约10%变至约16%；而每天日出日落光强的变化，转换效率可由百分之几变到百分之十几；云会通过对光和温度的影响，改变转换效率。

由于环境的日变化是不可避免的，因此，用日平均转换效率计算光伏扳可得到的发电量比较合理。用日平均转换效率值的月和年变化可衡量气候对光伏发电的影响。

由光伏板组件的I-V特性曲线图可知，在其它条件相同时，光伏扳的输出功率与负载有关。而且在不同光辐射强度时，最大输出功率对应的负载是不同的。因此，为了始终保持光伏板有最大输出，就需要不断调节负载，这在我们的试验条件下很难实现。因此，我们采用了兼顾不同辐射条件，选择固定负载的方法。通过计算，决定在试验中使用35欧姆线绕精密电阻作负载。用这个负载在1000W、800W、600W、400、200W时分别能输出最佳负载时的100%，98%、83%、74%、58%的功率。如果在用可调最佳负载时光伏板的光电转换系数始终是0.13左右，使用固定电阻后对应的转换系数为0.13，0.126，0.113，0.09，0.063。这种由于负载非最佳引起的误差，我们在比较数据时应作相应考虑。

2.2 测量太阳能用辐射计光谱范围: 400nm-1100nm 工作温度: -40℃-65℃

非线性1% 年稳定性: 2%

2.3 传输和计算部分模数转换精度16位计算精度0.01%

2.4 气象环境数据，全部取自乾安县气象站气象记录。

3．光电转换系数与天气条件的关系

3.1 天气日变化的影响

在一天中，日出日落，太阳和地球的相对运动引起光照强度的巨大变化，同时也引起温度的有规律的变化。飘忽不定的云层，也会带来复杂的变化。他们会影响光伏板的光电转换效率吗？

3.1.1 光照强度的影响

图1是一张2010年10月5曰晴天时，同一方向，接收到的太阳辐射，光伏扳输出功率和计算出的转换效率三个要素的日变化。由图1可知，当太阳辐射引起光照强度降低时，光伏板转换效率也迅速下降，在下午辐射强度为800时，为0.13；700时为0.12；600时为0.09（0.108）；500为0.06；400为0.04（0.096）；300为0.03；200为0.01（0.075）（括号内的数字为仅考虑负载的订正数），

下降的程度远大于仅进行負载订正得到的（括号内的）数据。因此可以认为，即使始终采用最佳负载，光伏扳的光电转换效率也会跟随光照强度的减少而降低。

3.1.2 温庹的影响

图2显示不同季节（9月8曰、10月5日、11月1日、12月12日）的晴天，（这5天中午12点的气温分别为23.2度、17.7度、1.4度、-19.7度），光照强度相同时，转换效率的变化，图中纵轴为转换效率，横轴为光强（1-7的光强分别为200,400,500,600,700,800,900 w/m2），菱形线为9月，方形线为10月，三角形线为11月，由图可知，无论那个层次的光照强度，光伏扳的光电转换效率都随着天气变冷而增加，在光照强度为800w/m2,输出负载最佳时，可从夏季的12%增涨到冬季的16%。

图2 同样光强不同温度时的转换系数

3.1.3 云的影响，

云可以遮蔽吸收阳光, 也可以散射, 反射和折射阳光。图3是稳定的层状云的影响，图中的三根线从高到低分别为光强、输出电量和转换系数。云层使接收到的太阳光照强度降低到只有几十到几百W/m2。转换系数也下降到零点几到几。

图3 阴天的太阳辐射和转换效率我们分析认为, 有云层遮盖时光照强度对应的转换系数和睛天时没有明显区别。也就是说, 云层对太阳光的种种物理变换, 未发现对光伏板的光电转换能力造成本质的影响，转换效率仍主要取决于光强。图4是有积状云时光照强度和转换系数的关系, 它也符合一般光强对转换效率影响的规律。

图4多云天气对光电转换效率的影响

4. 光电转换系数与季节的关系

4.1 日光电转换系数

在应用条件下，我们很难避免太阳光强的日变化，也很难避免温度的日变化和云的复杂影响。为了综合考虑这些因素造成的结果，我们使用了日光电转换系数。

日光电转换系数=光伏板电输出日累计量/同向太阳辐射日累计量图5是从2010年9月1日到2010年12月30日光电转换系数的变化情况。

4.2 日光电转换系数的季节变化

从图5（图中菱形为斜向辐射量，方形为光伏输出，三角为日转换系数）可见，日光电转换系数随着季节的环境，也在变化。在乾安县的9-12月，正是夏天经秋天到冬天的时候，天气逐渐变冷，在图中可以看到，同样在晴天的条件下，日转换系数从9-10%逐渐上升到13-14%。在这个时期，由于太阳仰角逐渐降低，光伏板接受的能量也在减少，造成转换系数的降低，但对于倾斜安装的光伏板，每天中午仅从900W/m2降到800 W/m2，影响不大，而秋天到冬天温度从零上20几度到零下10几度的激烈下降，导致最终的结果是转换系数上升。转换系数的这种变化，有益于光伏板全年的输出趋于平稳

4.3 日光电转换系数的年际变化

由于仪器投入使用的时间尚短，我们还不能对乾安县日光电转换系数的年际变化

作出分折。但可以推测，如果作出日光电转换系数的年平均值，由于每年的温度和云量的复杂变化，这个值也会存在年际的变化。

图5 2010年9-12月曰平均抟换系数的变化

5．小结

在特定的气候条件下：

5．1光伏板的光电转换效率通常随辐射强度增加而增加，当阳光减弱时，光伏板的光电转换效率会迅速下降。在计算光伏板发电能力时应该考虑这个因素, 例如: 跟踪太阳旋转的光伏板可以多接受约30%的光能, 但它的发电量会比固定板多，超过30%，甚至达到50%，因为它的转换效率始终保持很高，日转换效率可达13%，而固定板的只能达到10-11%。

5．2在特定的气温范围内，光伏板的光电转换率随温度下降而升高，温度下降40度，转换效率可上升4%-5%。

5．3使用日转换系数可以比较实际的反映光伏板光电转换能力。

5．4采用月平均日光电转换系数和年平均日系数可用以衡量当地气候变化对光伏发电工业的影响。