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1、摘要：太阳能电池板的光电转换效率可以影响光伏发电系统的发电量，这是 影响光伏发电产业的一个重要因素，目前，已有很多相关专家学者对光伏发电效 率进行了相应研究。分析相关影响因素，本文从光伏发电工程的设计、建设、运 营阶段方面进行分析。综合上述原因可以初步将这些因素归纳为人为因素、设备 因素、环境因素三类。关键词：光伏系统；发电效率；影响因素1 人为因素1.1 设计欠佳光伏电站的建设是需要进行提前合理规划布局的。首先需要对光伏电站所在 地理位置的太阳能资源进行合理评估，判断是否符合电站建设的要求；其次往往 较大规模的光伏电站建设是需要众多的光伏阵列，这些光伏阵列的安装位置，以 及光伏阵列间距的不同
2、，都会对电站的发电效率产生影响。通常在电站建设时未 考虑上述基本因素，会造成发电量损失严重。光伏电站的设计欠佳也包括光伏阵 列间距的安装倾角，光伏阵列的最佳安装倾角一般是需要考虑在不同的安装位置 进行试验可得的。一般来说，后排光伏阵列可能会受到前排阵列安装位置的影响 比如会在后排的下沿存在少量的阴影遮挡，这就是由于光伏组件间距设计不当所 造成的。据初步计算，由于阵列的坡度差原因会使同排光伏组件被遮挡，由此造 成的发电量损失达到 2%，而在后排的光伏阵列发电量损失甚至高达 3%以上。1.2 忽视清洁如果电站的光伏阵列安装的时间较长，由于空气中细小颗粒的影响，往往会 在光伏阵列的表面形成一定量的积
3、灰，表面积灰的存在也会大大降低光伏系统的 发电效率。据相关研究表明，因积灰影响，光伏系统发电效率平均可降低 17%。 当积灰严重时，效率降低甚至能达到 40%以上，其巨大的经济损失将不可想象。综合以上分析，光伏阵列需要进行定期的维护和清洁，才能保证发电效率不受积 灰的影响。2 设备因素2.1 光伏组件匹配度在选取光伏组件时，不同的生产厂商提供的组件标称参数是不同的，即使相 同的生产厂商生产出的组件标称参数是完全相同的，但是在实际的测试中，可能 组件输出的电流和功率也会与理论值存在偏差，一般在 3%以内。在光伏阵列中串 联多个光伏组件，如果有组件的输出电流与其它组件的输出电流不一致时，此时 输出
4、电流较低的组件可能会成为负载，而消耗能量，这会对光伏电站的发电效率 产生负面的影响。2.2 逆变器效率光伏发电系统中的逆变器是将光伏阵列输出的直流电转换为交流电。在进行 选取逆变器时，需要选取与光伏电站建设容量相匹配的逆变器，在一定条件下， 并网逆变器的转换效率越高，发电成本越低，所以选择高效率的逆变器是光伏发 电工程的关键。2.3 交直流线损光伏发电系统中，众多的设备需要电力线路进行连接，而且光伏阵列之间也 是需要进行串并联连接的，较多的交直流线路产生的损耗此时是不能忽略的，这 就需要将交直流线路损耗考虑进电站的建设中。为了降低交直流的线路损耗，有 以下两种方法：一是选用半径较大的光伏电缆；
5、二是在光伏阵列部分尽量多地串 联光伏组件，这样可以提高阵列的输出电压，降低输出电流。2.4 光伏组件安装方式太阳辐射强度较大时，光伏组件的发电量大，且此时电池的转换效率较高， 然而太阳辐射强度在早晨和傍晚时分是较弱的，且在其它不同的时间，辐射强度 是不同的，所以此时就需要考虑如何安装光伏组件，从而使其得到更长时间的太 阳辐射就显得十分重要了。以太阳辐照的角度为基础，光伏阵列的安装方式可以 分为跟踪式和固定式。跟踪式是有一个可追踪太阳高度角或（和）方位角的旋转 光伏支架，将光伏组件安装在支架上，从而最大程度地使太阳光时刻都垂直照射 光伏组件，接收更多的太阳光。由于不同地区的太阳高度角、方位角不同
6、，所以 当在进行光伏电站的建设时，就需要考虑电站所在地理位置的组件最佳安装倾角 如果可以确定所在地理位置的最佳安装倾角时，为了节省安装成本，考虑选用固 定式安装方式，从而使得组件与水平面形成固定不变的倾角。这两种光伏组件安 装方式中，前者安装成本和维护成本均较高，但是可以获得较大的发电量及较高 的发电效率。后者安装成本低、设计简单便捷，因此应用最为广泛，但接收的太 阳能辐射量较前者少，光伏系统发电效率较低。3 环境气象因素3.1 发电量与能见度的关系能见度是反映大气透明度的一个指标，和当时的天气情况密切相关，主要受 底层大气气溶胶的影响。大气能见度通过影响达到地面的太阳辐射来影响光伏电 站发电
7、量。发电量随能见度的降低而减小。能见度降低，说明大气中气溶胶、烟 尘增多，使到达地面的太阳直接辐射减少，引起发电量减小。发电量较大值一般 出现在能见度大于 15km 的情况下，此时，大气中颗粒物较少，太阳辐射穿透大 气达到地面的减损较小，光伏组件接收的太阳辐射同比增多，发电量增大。对湖 北省气象局太阳能光伏示范电站而言，能见度每增加lkm，发电量增大3.6kWh。3.2 发电量与云量的关系云量反映整个天空被云遮蔽的程度，云量的多少与到达地面的太阳辐射有着 密切的关系。云量的增加或减少会相应地引起地面太阳辐射的减少或增加，进而 引起光伏电站发电量的变化。分析光伏电站发电量与云量的关系，从散点图可
8、以 看出，无论是总云量还是低云量，均与发电量呈现显著的负相关关系，即云量越 大，发电量越小。从相关性看，总云量与发电量的相关系数为0.5104，相关程度 要大于低云量与发电量的相关。从对发电量的影响程度看，总云量与低云量每增 加一成，发电量均减少3.9kWh，说明总云量与低云量对发电量的影响程度相当。3.3 发电量与气温的关系光伏组件发电量受气温的影响主要表现在两个方面：太阳辐射增加，气温升 高，发电量增大；光伏组件输出功率随气温的升高而降低。本文分析了发电量与 气温的相关，从相关散布图上看，发电量随气温的升高呈增大趋势，Pearson相 关系数为 0.5434。说明气温影响发电的第一个方面占
9、主导地位，即太阳辐射增大 气温升高，发电量增加。针对气温影响发电的第二个方面，为了去除辐射对气温 的影响，选取同等辐射条件下的发电量与气温样本，分析发电量随气温的变化。 选取太阳总辐射日总量在2021MJ/m2之间的样本共15个。从发电量随气温的变 化可明显地看到，随着气温的升高，发电量呈下降趋势。这是因为随着温度的升 高，太阳能电池的开路电压降低，短路电流上升。5 结语光伏发电是一个多变量耦合的非线性的随机过程，最主要的影响因素为太阳 辐射量、温度、积灰阴影遮挡等气象环境因子，而太阳辐射与云量、日照时数、 气温、湿度、水汽等众多不确定的气象因子有关，相当复杂。前述研究得出一些 有益的结论，总体上是光伏发电量(或功率)与太阳辐射、日照时数成正比，与 云量、相对湿度、气压成反比，风速对其影响不确定。但并未充分考虑各气象要 素间可能存在相互的影响以及时间尺度不同而数据平均后的相互抵消作用，导致 气象因子选择零散、不易量化，得出的结论过于宽泛或因子显著性不明显，如气 温的正影响或是负效应影响机制不明确，对于光伏发电量与气温日较差的关系尚 未引起足够的注意。参考文献1 张佳平积灰阴影遮挡对光伏发电系统的影响J 上海节能，2021 (2): 120-125.2 陈俊卿.光伏发电系统效率优化问题的研究J.经济技术协作信息，2017 (10)： 5657.
