引言

 

集中光伏电站作为电力供应端，提供的发电量会影响电力生产供应和电力质量，进而影响电力系统的稳定性和安全性，光伏电站能提供的发电量在很大程度上取决于其发电效率。因此，保持高效集中光伏发电的发电效率对保证电力系统的安全运行，促进集中光伏发电的发展具有重要意义。

 

国内外研究背景及现状及现状

 

目前，太阳能光伏发电主要有三种应用形式。一是在开放区域建设的大规模并网光伏电站，将太阳能直接转化为电能，传输到电网；二是城市屋顶并网光伏系统，容量小，产生的电能可以先满足家庭需求，多余的电能可以输入电网。当光伏系统发电不足以支持家庭需求时，电网将供电到家庭系统；三是离网光伏系统应用广泛，可为无电网的岛屿、偏远山村、游牧家庭供电，满足基本用电需求，为无人值守的通信基站、航标灯、路灯、交通指挥信号灯供电。西班牙的M.C.Alonso-Garcia对光伏组件的匹配和阴影对发电效率的影响进行了实验研究，提出了光伏组件的匹配系数，得出光伏组件串并联组成阵列后的发电量比单个组件少0.24%；得出结论，当光伏板被遮挡一半时，理想情况下功率损失为19%，当全部被遮挡时，功率可损失79%。希腊的E.Skoplaki和A.G.Boudouvis等人研究了光伏组件工作温度对发电效率和发电量的影响，提出了光伏组件运行温度方程式，以及光伏发电效率方程式，包括光伏组件温度、环境温度、风速、太阳辐射量和组件安装参数。根据Yellott的研究，可根据春秋两季调整光伏组件的优化倾角，夏季优化角为当地纬度减去20°，冬季优化角为当地纬度加20°。中山大学陈伟、沈辉对太阳能光伏组件设置了多种倾角，包括面向正南19°、22°、30°、45°，经过一年的实验，研究倾角对组件性能的影响得出结论：广州春季各倾角光伏组件发电差别不大；夏冬差别很大，夏季7月水平组件发电最大，冬季1月45日°倾角组件发电量最大；全年朝南，水平为22°倾角时，组件发电量最大。华北电力大学的张莉和钟云对光伏组件发电的影响进行了实验研究，研究了不同阴影条件对50WP多晶硅光伏组件输出特性的影响。实验表明，当光伏组件遮挡面积小于1/2时，输出仍能保持正常水平，当阴影面积超过1/2时，光伏组件的输出受到很大影响。

 

光伏发电系统效率影响因素分析

 

2.1光伏电站地理位置

 

地面的太阳辐射主要受当地太阳高度、天气条件、海拔高度和日照时间的影响。在选择光伏电站的地理位置时，通过太阳辐射观测数据和上述因素分析来确定。在一定地区，太阳能资源变化相对稳定，规律性强。辐射水平的范围可以在正常情况下得到有效的判断。国家标准GB/37526-2019《太阳能资源评价方法》以年水平面总辐照量为指标，将我国太阳能资源丰富度分为四个层次：年水平面总辐照量（GHR）≥6300MJ/m2是最丰富的等级；5040MJ/m2≤年水平面总辐照量（GHR）＜6300MJ/m2，等级非常丰富；3780MJ/m2≤年水平面总辐照量（GHR）＜5040MJ/m2，为丰富等级；年水平面总辐照量；（GHR）＜3780MJ/m2，为一般等级。因此，在同样的情况下，在总辐射较好的地区，光伏电站的整体发电量会更高。

 

2.2光伏电站的方向角度和倾斜角度

 

中国位于北半球，光伏电站朝向南方，此时发电量可达到最大。光伏电站方阵的方位角φ它是方阵垂直面与正南方向的夹角（将南偏东角设置为负值，南偏西角设置为正值）。当方向角偏离正南30时°光伏电站的发电量会减少10%左右～15%；当偏离正南60°光伏电站的发电量将减少约20%～30%。光伏电站的倾斜角对其发电效率有很大影响。在高原山区的山地光伏电站中，山坡的坡度会影响集中式光伏发电的效率。坡度过大的山坡不利于光伏电站的敷设，使光伏电站的倾斜角处于较大的状态。实验结果表明，在接近地理纬度的角度范围内，光伏电站的倾斜角对光伏组件发电功率的影响约为12%，设置合适的光伏电站倾斜角对集中式光伏发电效率有很大的好处。

 

1.3模拟参数影响分析

 

影响光伏输出的主要模型参数有三个：光伏组件的短路电流、开路电压和光伏组件的等效串联电阻。这三个参数也是区分单晶硅和多晶硅光伏模型的重要参数。经过反复模拟尝试和参数修改，开路电压、短路电流和串联电阻对光伏输出功率、最大功率点和最大功率点的输出电流产生影响。当光伏组件开路电压增大时，光伏输出功率增大，最大功率对应电压增大，相应电流不变；当短路电流增大时，光伏输出功率增大，相应的最大功率点电压降低，相应的电流增大；当等效串联电阻增大时，光伏输出功率不变，最大功率对应电压降低，相应电流功率不变。从这个过程中，我们可以得出以下结论：最大功率点对应的电流值由光伏组件的短路电流决定；最大功率点对应的电压值主要由光伏组件的开路电压决定，受短路电流和阻抗的影响；输出功率由三个因素共同作用。

 

1.4环境温度

 

光伏组件的发电量受外界环境温度的影响主要表现在两个方面:当辐照度低于700W/m2时，随着环境温度的升高，光伏组件的发电效率会明显提高。但当辐照度高于700W/m2时，特别是夏季白天，随着环境温度的升高，下午实际发电环境温度在40℃~50℃左右，远远超过标准测试要求的25℃，组件的发电效率趋于稳定；随着温度的升高，光伏组件的发电效率增长率降低，然后出现负增长，这意味着转换效率会下降。因此，对光伏组件在实际环境中发电效率的评价需要综合分析评价，以及当地气候、辐照度和温度分布的影响。