引言

光伏电站从太阳能获得电力,需通过光伏组件将太阳能转换成电能。光伏发电中影响发电量的因素有:太阳辐射量、电站所在的经纬度、大气层的透明度、太阳的日照时间、温度特性、光伏板表面灰层影响等。依据统计期内的日照量、日照时数、环境温度、组件的温度及灰尘等因素分析对发电量的影响,对当前光伏电站日常运维有所帮助,对建设新光伏电站,改善发电影响因素、提高发电量有较大作用。

1光伏发电背景

电力行业作为排碳大户，优化调整电源结构势在必行：2021年3月在京召开的中央财经委员会第九次全体会议，首次提出“新型电力系统”的概念。新型电力系统以可再生能源作为发电主体，同时广泛配置储能等灵活调节资源，从而适应大规模、高比例新能源并网消纳需求。与其他新能源发电相比，太阳能光伏发电具有开采潜力巨大、无地域限制、安装简单便于维护等显著优势，极具发展前景。

另外，据国家能源局2021年8月发布的权威数据显示：截至2021年上半年，全国累计光伏装机容量达2.67×108kW，与“十二五”末期相比增长近5倍。可以预见，光伏发电将在未来以新能源为主体的新型电力系统构建中起到中流砥柱的作用。光伏发电是长时间线度方面的新能源最终方向。长远来看，光伏发电由于其巨大的挖掘潜力，将在未来得到充分的应用发展。据预测，至2030年世界总电力供应，光伏发电可达到10%以上；2040年可达到20%以上；到21世纪末达60%以上。

由此可以看出，在光伏发电领域的布局，是直接关系到未来能源安全的重要问题，在这个领域的发展中占得先机，就等于先行锁定了数十年乃至于更长时间之后的能源供应保证。虽然目前的太阳能利用方案，如太阳能电池等，都存在转化效率不足的弱点，但其技术提升空间巨大，远不是目前已趋成熟的风电、水电可以比拟的。

为此，有必要以光伏发电量影响因素作为研究课题，系统性梳理总结原因、梳理解决方案，并结合我国实际提出下一步侧重研究建议。

2 光伏发电的原理及常用设备

光伏发电原理是指利用光伏组件将太阳能转换成电能的技术。光伏发电常用设备一般由太阳能光伏组件、逆变器（直流变交流）、控制器、升压变、交直流线路等部分组成。光伏发电系统跟根据自身发电量的大小，与自身负荷消耗情况决定是否并网运行。当光伏发电量比较小，仅供自身负荷使用时，可脱网运行，不会对电网造成影响。当光伏发电量比较大，自身负荷无法消纳时，可与供电部分协商余电上网。

3光伏发电系统中影响发电量因素

众所周知，光伏电站发电量计算方法是理论年发电量=水平面太阳辐射总量*光伏组件安装面积*综合效率系数（综合效率系数包括:光伏组件类型修正系数﹑光伏方阵的倾角、方位角修正系数、光伏发电系统可用率、光照利用率、逆变器效率、集电线路损耗、升压变压器损耗、光伏组件表面污染修正系数、光伏组件转换效率修正系数）。

3.1太阳辐射量

光伏组件发电的全部能量来自于太阳,也就是说太阳光伏组件方阵面上所获得的辐射量是影响发电量最直接的原因。

3.2光伏组件的倾斜角度

光伏组件的倾角是影响光伏发电的重要因素，不可忽视。辐射条件越好的地方，倾角就越重要。这是因为辐射条件好的地方直射辐射的分量就比较多，倾角对接受太阳能辐射的重要性就比较大，辐射条件差的地方通常散射辐射分量较大，倾角的重要性就相对弱一些。

结合太阳光照资源和光伏组件使用地点的经度和纬度，根据以下条件安装光伏电板倾斜度。纬度为0-25度时，太阳能光伏组件的倾斜角度与纬度相同；纬度为26-40度时，太阳能光伏组件的倾斜角度为纬度+（5-10）度；纬度为41-55度时，太阳能光伏组件的倾斜角度为纬度+（10-15）度；纬度>55度时，太阳能光伏组件的倾斜角度为纬度+（15-20）度。

3.3光伏组件的选型及效率

进入本世纪以来，我国太阳能光伏进入了快速发展期，太阳电池的效率在不断提高，在纳米技术的帮助下，未来硅材料的转化率可达35%，这将成为太阳能发电技术上的“革命性突破"。

目前，晶体硅（包括单晶硅和多晶硅） 太阳电池组件应用规模最大， 约占光伏组件总市场的 70～80%。其中单晶硅转换效率高，但价格昂贵，两者的选取根据项目情况决定。为满足常规负载的实际用电需求， 通常在封装时对单体太阳电池进行一定的串、并联的组合。

3.4控制器、逆变器的选型及效率

逆变器的选型是光伏设计和建造至关重要的环节，不仅要选择高转换效率而且要能长期稳定可靠运行。控制器需严格控制回路压降，充、放电压降小于系统的5%。目前主流的并网逆变器性能都较好，效率能达到95%以上。

3.5蓄电池的效率(独立系统)

独立光伏系统需要用蓄电池，蓄电池的充电、放电效率直接影响系统的效率，也就是影响到独立系统的发电量，但是这一点目前还没有引起大家的重视。铅酸蓄电池的效率80%，磷酸钺锂蓄电池效率90%以上。

3.6组合损失

光伏组件如存在电流的差异，串接将造成电流损失，如存在电压的差异，并接将造成电压损失，组合损失可以达到8%以上，中国工程建设标准化协会标准规定小于10%。注意:

(1）为了控制串、并接损失，设计、采购、施工时应严格挑选性能相同的组件进行串、并接。

(2）串、并接的光伏组件，其衰减、损耗特性要一致。据GB/T--9535国家标准规定，太阳电池组件衰减不得超过8%。

3.7温度特性

温度对光伏发电的影响是很大的，我们的光伏组件额定发电功率都是在光伏电池温度是25°的标准状态下测定的，实际上，当太阳辐射好的时候，光伏组件的工作温度通常都在5O-60°C左右，光伏发电功率将下降8-10%，因此在设计和安装时要注意光伏发电组件的通风降温。伏组件一般有3个温度系数:开路电压、峰值功率、短路电流。当温度升高时,光伏组件的输出功率会下降。以峰值功率为例,英利绿色能源给出一组由第三方权威检测机构德国TUV莱茵实验室标定的光伏组件的峰值功率温度系数约为-0.4%/℃。

3.8灰尘损失

粉尘和光伏组件表面的污物对光伏发电的影响是很大的，特别是在西北风沙较大的地区。据实验─场沙尘天气对光伏发电的影响可以多达15-30%，因此即使清扫光伏阵列表面，保持光伏发电组件表面清洁是十分重要的。

3.9线路损失

电站内部线路电阻会直接影响电站的发电量输出，特别是大型光伏电站，场地较大，线路较长。合理计算线路电阻及其对输出的影响是电站设计的主要环节之一。合理计算选择线缆截面，减少线路损耗也尤为重要。光伏发电系统的交、直流回路的线路损耗要求不高于5%。

4提高光伏发电系统发电量的措施

4.1选择性能较好、经济效益高的光伏元件

太阳能辐射量是直接影响光伏发电量的重要因素，因此挑选当地具有代表性的太阳能辐射数据非常重要，合理的数据既能充分反映当地太阳能辐射规律，又可以指导选择性能较好、经济效益高的光伏元件以最大效率的提高当地的太阳能发电效率。设计时，充分考虑当地经纬度及日照条件，合理选择光伏组件的倾斜角，施工时严格挑选电流一致的组件串联，以提高组件利用率。根据经济评价，选择性能好的控制器、逆变器，提高综合效率。在光伏发电系统中，线路损耗占很大的比重，合理计算选择线缆截面，减少线路损耗也尤为重要。

4.2 加强日常维护与保养

光伏组件的面板为钢化玻璃，长期裸露在室外，表面有大量的灰尘堆积，严重降低发电效率，灰尘堆积还会造成元件发热，更进一步影响发电效率，甚至造成损坏，因而要定期对元件进行清洗。

4.3选择合适的安装倾斜角

应充分考虑当地经纬度、日照时长、太阳能辐射角度等，选择适宜的光伏组件支架安装角度，使光伏组件能尽可能多的直接被太阳能辐射，吸收更多的太阳能转换成电能。

结语

采用固定式组件的光伏电站,气象因素是影响辐照量及发电量的主要外部因素。太阳公转引起的辐射量变化决定了固定式光伏组件安装倾角。在电站设计安装时,应充分考虑光伏组件温升的影响,适当加大光伏组件间隔、增加光伏阵列间距、适当提高支架的高度以增强散热等措施,减小温升对光伏电池效率降低的影响。灰尘影响光伏板表面透光度使效率降低,建设光伏电站时应硬化周边道路,避免扬尘,运维中应定期清理光伏组件表面。分析光伏发电系统中影响发电量的因素及制定相关防范措施,对光伏电站的高效运维提供了方向。随着光伏发电行业逐步发展及新能源规划逐步推进,光伏发电系统中影响发电量因素分析将受到更多研究与关注,并对大力积极推进发展清洁电力能源提供帮助。

参考文献

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