摘要：光伏发电是利用光生伏特效应从而将太阳能转换成电能的一种技术，因为太阳能是一种可再生资源，符合可持续发展观念，因此光伏电站的数量越来越多，分布范围越来越广。光伏发电可以有效利用太阳能，但光伏系统的输出功率具有随机性和不可控性，容易随着外界因素的变化而发生改变，如光照强度、温度等因素都会影响光伏电站的输出功率。探究光伏电站输出功率的影响因素以提高光伏电站的输出功率，才能使供电安全得到保障，促进光伏产业的发展。本文分析了光伏电站输出功率的影响因素，并就这些因素提出了一定的合理措施。
关键词：光伏电站；输出功率；工作原理；影响因素
一、光伏电站的工作原理
要想将太阳能转换为电能，就需要光伏发电装置，这种发电装置是太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，与功率控制器等部件组合而成的光伏组件。之后光伏组串通过直流汇流箱并联接入直流配电柜，汇流后接入逆变器直流输入端，将直流电转变为交流电，逆变器交流输出端接入交流配电柜，经交流配电柜直接并入用户侧。
太阳能电池利用半导体界面的光生伏特效应将直射的太阳光转化为直流电，光生伏特效应的产生是由于足够能量的光子在半导体p-n结上激发出电子产生电子-空穴对，在p-n结的内建电场作用下n区和p区的电子和空穴分别进行移动，导致电荷分离，从而形成电压，产生电流。太阳能电池不会污染环境，是一种很有发展前途的电源，具有永久性、清洁性、灵活性三大特点。
二、光伏电站输出功率的影响因素
1.太阳辐射强度
光伏系统对太阳能量的利用率只有10%左右，因此光伏电站的输出功率与太阳辐射能量有很大关系。太阳辐射强度是指在一定时间内太阳光在单位面积上垂直投射的能量。太阳电池光生电流大小与太阳辐射强度呈一定的线性变化，因此光伏发电系统的输出功率与太阳辐射强度也具有对应的线性关系，一般都是呈正比，即太阳辐射强度大，光伏电站输出功率就大；太阳辐射强度小，光伏电站输出功率就小。因此在太阳辐射强度最大时，光伏电站输出功率就能达到最大值。
2.温度
温度与光伏电站输出功率是呈反比的关系，温度越高光伏电站输出功率就越小，温度越低，光伏电站输出功率越高。比如当温度上升1摄氏度时，晶体硅太阳电池的最大输出功率会下降0.04%。温度是无法人为控制的，因此要特别注意温度对光伏电站输出功率的影响，最好将光伏系统置于良好的通风环境下，保证光伏电站输出功率较大。
3.太阳能电池组件效率
一般来说，太阳能电池的原材料都是硅，实验室计算出来的硅材料最大转化率是25%。硅材料的转化率越大，太阳能电池组件的转化率就越大，表示光伏电池将光能转化为电能的能力就越强，光伏电站输出功率也就越高。目前市场普遍使用多晶275W、单晶310W以上的组件，转换效率已达17%以上。因此在项目建设阶段，可选取转换效率较高的组件进行安装。
4.灰尘
我国现在的环境状况不容乐观，许多城市经常出现雾霾天气，大气中大量的颗粒会不断沉积形成灰尘，影响太阳能电池的工作。空气中的灰尘落在电池组件表面，由于堆积的一层灰会挡住大阳光的照射，电池组件的受光效果便会受到影响，电池内难以产生电流，从而光伏电站输出功率会受到很大的影响。同时光伏电池组件表面的灰尘还会阻碍其散热作用，降低输出功率。有数据表明光伏电站的灰尘损失可达到6%，光伏电站输出功率被大大减弱了，因此组件表面需要经常擦拭，防止灰尘的堆积。空气中飘散的灰尘也会对光伏电池组件产生一定的影响，因为灰尘会改变太阳光照的入射角度，使得照射到电池组件的光线分布不均匀，从而降低了光伏电站的输出功率。
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5.光伏电池组件安装倾斜角
光伏电池组的倾斜角是指太阳能电池方阵平面与水平地面的夹角，将太阳能电池倾斜放置能加大太阳照射量，增加太阳辐射总量。倾斜面上的太阳辐射总量包括直接太阳辐射量、天空散射量和地面反射辐射量这几部分，因此要找准最佳倾斜角度，保证太阳辐射总量最大，提高光伏电站的输出功率。最佳倾斜角度和纬度有关，纬度较高时，倾斜角也较大，但是当倾斜角逐渐增大，大于60摄氏度后，太阳照射量会急剧减少，当达到垂直位置时，照射量最小。要确定好最佳倾斜角，在光伏支架的安装过程中就要严格检查，保证误差最小，避免使光伏电站的输出功率受到较大影响。
6.组合损失
组合损失指的是光伏电池组件在串联或者并联的过程中，因为组件电流分档不匹配造成损失，导致组件性能下降，影响光伏电站的输出功率。组件串联会因为电流差异造成电流损失；并联会造成电压损失。组件损失效率可达到8%，可见组件损失是不容忽视的一个部分。要提高光伏电站的输出功率，就需要保证组件工作时电流均衡，不会产生电流分档不匹配的问题，于是就要对光伏电池组件进行电流分档。电流分档时，要先测量各个组件的工作电流，再将相同电流档位的组件按照规定放置组合在一起，并且要贴上分档标签，防止混乱。要注意尽量保证组件的衰减特性一致，因为按照国家相关规定，太阳电池组件的最大输出功率在规定条件下所测得的衰减特性不能超过8%。有时还需采用隔离二极管，保证光伏电站的输出功率。
7.线路损失
在光伏系统的线路中存在着一定的电阻，电阻会阻碍电流的输送，当交流电或直流电流入线路时，存在的电阻会使其产生一定的功率损耗，这样产生的损耗就叫做线路损失。还有的可能是线路中，线与线之间的绝缘部分产生漏电，造成有功功率损失。线路上的功率损耗便直接影响了光伏电站的输出功率。线路数量越多，线路中的电阻也就越大，电流功率的损耗也就随之相应增加，同时线路设备发生故障的概率也会大大增加，这样也就加剧功率的损耗。要想避免光伏电站的输出功率受到较大影响，就要减少线路中的功率损耗，要把系统的直流、交流回路的线损要控制在5%以内。因此在电缆配线时，要防止发生损伤芯线、划伤绝缘等问题，避免由于绝缘损伤产生的泄露造成电能损失。尽可能减少线路中的电阻，就要采用导电性能良好的导线，但要保证导线具有足够的直径长度。在系统维护时，要特别注意接插件以及接线端子是否紧密牢固，以及保证接触面的清洁。
8.电网消纳能力
除了电站系统本身对于光伏电站输出的影响，电网侧的消纳能力也会电站的输出有限制作用。目前甘肃、新疆、宁夏等西北地区还受到整个电网消纳的影响，存在弃风、弃光的现象，局部地区最高限电达到电站总装机容量的50%以上。近两年，随着光伏市场的规范化，弃风弃光现象也在得到逐步改善，对于光伏电站的输出影响也会越来越小。
三、总结
经过分析可知，光伏电站输出功率与太阳辐射强度、温度、灰尘、电池组件效率、倾斜角度等因素有关，探究分析的意义就在于要根据分析结果来控制这些影响因素，或是采取最有效的措施来减小这些因素对输出功率的影响，这样才能尽可能提高光伏电站的输出功率，提高对太阳能的使用效率。光伏电站的输出功率对我国的光伏产业发展有着非常重要的影响，因此要重视输出功率的影响因素，采取合理措施以提高光伏电站输出功率，推动光伏发电的发展和进程。
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论文作者:陈强一郎
论文发表刊物:《电力设备》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/22
标签：光伏论文; 电站论文; 输出功率论文; 组件论文; 电流论文; 太阳论文; 太阳能电池论文; 《电力设备》2018年第5期论文;