摘要：伴随经济的不断进步，人们的意识也在发生着很大变化，这主要体现在人们越来越重视开发新能源，以解决现在存在着的环境污染和能源短缺的问题。因此光伏发电技术研究就显得十分重要，特别是光伏系统整体发电效率的提升，对光伏行业的发展以及新能源技术的应用开发具有重大意义。本文就太阳能光伏发电效率的影响因素进行深入分析，以供参考。
关键词：太阳能；光伏发电效；率影响因素
引言
在经济和社会的发展过程中，面临着非常大的难题，就是能源短缺的问题：在以前的经济发展的过程中，人们对于能源的开发和使用并没有一个度的认识．认为能源是源源不断的，可是在现在，人们又不得不为过度的开发能源进行弥补的工作。过去的经济建设中还存在着环境的污染和生态破坏的问题，所以现在发展新能源成为了促进经济发展的重点：太阳能作为一种新能源而且还是一种可再生的能源受到了人们的关注，在使用太阳能的过程中不会对环境造成太多的破坏，而且这种能源是可以循环利用的。但是在太阳能的光伏发电的过程中会出现很多的因素对发电的功率进行影响。
1 太阳能光伏发电的组成及原理
太阳能光伏发电系统是由太阳能电池组件、充、放电控制器、逆变器、测试仪表和计算机监控等设备和蓄电池及辅助设备组成（如图l所示）。
图1并网光伏发电系统结构
当太阳光照射太阳电池板时，一部分光子被电池板中的硅材料吸收，完成能量的传递，硅原子带上能量后。使电子完成漂移，在电池中形成一定的电位差，当太阳能电池板在电路中接通时，就有电流从电池中流出，作为外部电路的电源，这个过程主要是光子能量传递给电子，光能转换成电能的过程，利用这种原理，把若干个太阳能电池板连接起来，按照一定的排列方式，采用串联或者并联的方式，将电能传递到太阳能光伏发电储能装置中，然后再通过直流交流变换装置，将直流电变为交流电，供外部的电路使用，最终通过配电网的配电变压器输送到整个电网中，完成太阳能光伏发电的过程。
2太阳能光伏发电的影响因素
2.1辐射量的影响
一般来说，到达地面的太阳辐射量主要受太阳高度角、地理纬度、大气透明度、日照时数及海拔高度等因素的影响。
2.1.1 太阳高度角和地理纬度
太阳的高度角对太阳到达地球的辐射强度有着重要的影响，纬度越高的地区，太阳高度角越小，这样的地区太阳辐射强度也越小；纬度较低的地区，太阳高度角很大，这样的地区接受到的太阳辐射量越强。因此，纬度越低的地区越适合发展太阳能光伏发电，这样发电的效率和太阳能光伏发电的利用率越高。
2.1.2 大气透明度和海拔高度
大气的透明度是太阳光透过大气的一个参数，在天空晴朗的时候，大气的透明度就非常的高，太阳光对于地面的辐射就会强一些，反之则少；海拔高度越高时，空气就越稀薄，大气透明度就越大：因此海拔越高，太阳辐射能量也就越大，这些地区就更加适合开发太阳能光伏发电。
2.1.3 日照时数
日照时数也是影响地面太阳能的一个重要因素。一般日照时间长，地面所获得的太阳总辐射量就多。
2.2 太阳能电池板的材料
太阳能电池板的质量直接影响着太阳能光伏发电的发电效率，太阳能电池板最重要的是它的制作材料，太阳能电池板的材料和质量是近年来各个国家主要研究的主要方面。目前太阳能电池板的材料主要是半导体材料，根据不同的制作材料，太阳能电池有很多种，其中应用最为广泛的就是硅太阳能电池板。硅太阳能电池板主要是由单晶体和多晶体硅材料构成的，在全世界的生产规模最大，硅太阳能电池的制作工艺已经很先进，硅太阳能电池性能稳定、发电效率高、散热性能好，使用价值极高，在很多国家都已经广泛推行。
2.3 逆变器的工作效率
大功率的逆变器在满载时，效率必须保持在 90%甚至 95%。特别是在低负荷下供电时，仍须有较高的效率：逆变器效率的高低对太阳能光伏发电系统提高有效发电量和降低发电成本有重要的影响：光伏发电系统专用的逆变器在设计中应特别注意减少自身功率损耗，提高整机效率，所以为了提高输出效率，并网逆变器应具有最大功率点跟踪控制功能，随时跟随太阳能辐射能力而变化。此外还能根据日出、日落条件的不同自动进行开与关。
2.4 最大功率峰值跟踪的影响
逆变器工作在光伏阵列的电流-电压曲线上的位置确定着逆变器输入的直流功率的大小，在理想的工作状态下，逆变器工作在太阳能光伏阵列的功率的最大峰值。随着环境的改变，一天之中的各个时段，太阳光的温度和太阳的辐射量，逆变器工作的最大峰值是不一样的。在太阳能光伏发电系统中，有一个用于最大功率峰值跟踪的一个设备称为运算器，逆变器通过运算器和光伏阵列联系起来，可以提高逆变器的工作效率，最大化的转移能量。目前有很多逆变器的最大功率峰值跟踪的运算方法，他们有不同的参数，电压、电流、电容等。但很多运算方法都有一定的局限性，使得逆变器的最大功率跟踪达不到要求的效率。
3 提高太阳能光伏发电效率的方法
3.1提高光电转换的效率
对于光伏电池组件中的转换效率而言，主要是太阳能电池板将太阳能转换成为电能的效率，如果转换率比较高，那么功率在一般的情况下也会随着电池板面积的减少从而降低，在此之外，半导体材料和制造水平对转换功率也会带来一定程度的影响。现如今结晶硅类型的太阳能电池在进行能源转化时的效率提高已逐渐接近于极限值，而化合物类型的太阳能电池能量转换效率，通过对一些新的技术进行开发依然具有很大程度的提升余地。此外通过对其一些创新性太阳能电池进行有效利用，在能源转换的过程中，其效率将会大于等于百分之四十，要比太阳能电池板高。
3.2增强光照辐射强度
由于当前绝大数太阳能电池板采用固定安装方式，朝向的设置是以某一时期（如一年）内获取最多电能为原则，其根本缺点就是不能保证阳光的垂直入射，从而造成光伏整体利用效率不高。可以通过单轴式或双轴跟踪系统来控制电池板的朝向，如图 2（a、b）所示。单轴跟踪系统一般只单独控制光伏电池板的方位角（azimuth）来实现不完全的跟踪，双轴跟踪系统可以同时对高度角（altitude）和方位角这两个参数进行控制，能实现完全的跟踪。据有关文献报道，相对于同容量配置的固定式光伏发电系统，双轴跟踪式光伏发电系统的年发电量可提高 37%~50%。
图 2
2.3 采用最大功率点跟踪（MPPT）技术
目前提高光伏发电系统利用效率的最好方法是采用电子器件设计的MPP 控制器并结合MPPT算法，使得系统始终工作在最大输出功率点，提高光伏系统中光能向电能的转换效率。光伏系统的最大功率跟踪一般是通过一个 DC/DC 变换器实现，本文采用Boost 电路与光伏阵列相连，如图 3所示。
图3 BoostDC/DC 变换器示意图
假设 Boost 电路无能量损耗，并忽略自感 L 的自身阻抗的情况下，则可对 Boost 电路阻抗进行简单变换。变换前后功率保持不变，可以推出 Boost 电路的等效输入阻抗：
公式中，R' L 为 Boost 电路等效输入阻抗，R L 为负载阻抗。由上式可知通过改变 Boost 电路的占空比 D，来实现 Boost 电路的输
入等效阻抗 R' L 的变化，使其与光伏阵列阻值相匹配（即 R'L=RPV），以此保持光伏阵列始终输出最大功率，如图4 所示，这是 Boost 电路实现最大功率点跟踪的理论依据。
图4 Boost 电路阻抗变换
4总结语
太阳是我们人类共同的资源，取之不尽用之不竭，太阳能资源对我们的环境不仅没有污染，而且科学合理地利用太阳能否资源还可以给我们带来很多的社会效益。如果解决好影响太阳能光伏发电效率的问题，找到合理的解决措施就可以使得太阳能发电更好的为我国的经济发展做出贡献。
参考文献：
[1]李亮.浅谈影响太阳能光伏发电效率的因素[J].辽宁太阳能研究应用有限公司，2013（2）.
[2]任东明.浅谈新能源产业的发展[J].中国科学报道，2010
[3]张兴.太阳能光伏并网发电及其逆变控制[M].北京.机械工业出版社.2011.
[4]赵爱青.太阳能光伏发电存在的问题及促进措施[J].商品与质量，2016，（1）：71-71，72.
论文作者:叶召阳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/7
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