关键字 |
| 不透明型光伏(PV)模块，模块温度，强度，效率，温度效率系数(TCE)。 |
介绍 |
| 能源供应对世界各国都起着非常重要的作用。人类的所有活动实际上都需要能源，提高我们的生活质量也需要能源。近年来，世界各国都在努力改善发展中国家农村地区的能源状况以及各种基于可再生能源的微型电网解决方案，以满足日益增长的基本需求和其他发展活动的要求。这是由于常规或化石燃料的价格较高和能源资源有限。新的选择应该是环保的，而且自然资源丰富。各种选择可能是风能、生物质能、燃料电池和太阳能等。 |
| 在所有可用的选择中，太阳能是环保的、免费的、无污染的。因此，基于太阳能的系统可以在一定程度上满足能源需求，并保持环境无污染，Tiwari等。(2009)光伏(PV)系统被发现更适合于所有电力是主要需求的地区，但最好是在低功率需求的地区。光伏组件有两种类型，不透明光伏组件和半透明光伏组件不透明光伏组件中，太阳能电池正面采用玻璃罩和绝缘材料，背面采用白色。其中，太阳能电池中未使用的太阳能负责提高电池温度，两个太阳能电池之间的空间接收的能量也负责提高模块温度。与半透明模块相比，不透明模块的底部热损失更少，因为其背面有绝缘材料(白色telar)， Tiwari et.al(2011)。 |
| 温度对光伏组件性能的影响常被忽视，但研究表明，温度对光伏组件性能的影响不容忽视。Van Dyk等人。(2000)对光伏组件的性能参数进行了评价。在较高温度下运行时，模块会损失高达7%的功率。虽然电流随温度升高而增大，但温度升高的总体效果是由于电压下降较大而使功率下降。根据Mazer, JA。(1997)， Voc随温度的降低是由饱和电流的增加引起的，饱和电流随着固有载流子浓度的增加而增加，而固有载流子浓度又与温度呈指数关系。与Voc相比，温度对电流的影响，特别是对Isc的影响很小。 |
| 除了温度的影响外，强度的影响也很重要。除了电流对强度的线性依赖外，效率对强度的依赖还提供了有关性能的有用信息。Meyer等人(2000)评价说，效率随强度降低的变化有两种趋势。当一个模块的效率随着强度等级的降低先升高后降低时，复合损耗占主导地位，但如果效率只降低，则低强度等级的优势电流耗散器由于分流路径的存在而发生分流。 |
方法 |
| 不透明PV模块在模拟器下进行测试。在某一特定强度下，首先对模块进行短路条件测试，并测量电压、电流。然后在开路状态下测量模块的电压和电流。在对模块进行开路和短路测试后，用变阻器测量模块在变负载条件下的电流和电压。从模块获得的直流功率是由电压和电流相乘得到的。计算了模块效率和模块效率温度系数(TCE)。相同的不透明光伏(PV)模块在模拟器下再次测试，强度增加。计算并比较了各变强度条件下的模块效率和模块效率温度系数(TCE)。 |
实验 |
| 答:设备 |
| 1)太阳模拟器:太阳模拟器如图(1)所示。光伏模块在装有16盏卤钨灯的太阳模拟器下进行测试。每盏灯为500W，额定电压为240v和11A。卤素灯以4×4规格排列，以均匀分布强度。由于卤素灯的数量多，光线的漫射角大，因此落在光伏组件上的强度均匀。 |
| 2)日晒计:日晒计用于测量落在光伏组件上的辐射强度。它的最小计数为20w /m2。它由CEL印度有限公司制造。日晒计已与标准日晒计校准。 |
| 3)电压表和电流表:数字万用表用于测量变负载条件下的电压和电流。 |
| 4)红外测温仪:红外测温仪用于测量不透明型光伏组件顶表面温度。 |
| 5)用于测试的光伏(PV)模块:不透明型光伏(PV)模块(模块号)。a0283)用于测试。它是由CEL印度有限公司在1990年制造的。模块面积为0.45平方米，峰值功率为65瓦。 |
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| B.待测参数 |
| 在实验过程中要测量以下参数 |
| 光伏(PV)模块温度(ºC)。 |
| 强度(W / m2)。 |
| 负载电流IL(安培)和负载电压VL(伏特)。 |
| 短路电流，ISC(安培)和开路电压VOC(伏特)。 |
| C.需要计算的参数 |
| 实验结束后需要计算以下参数 |
| 直流模块的电源输出。 |
| 光伏组件效率。 |
| 温度效率系数。 |
| d .的观察 |
| 不透明光伏组件(a0283)在强度为480 W/m2的模拟器下进行测试。在此强度下，模块首次在短路条件下进行测试。在短路情况下，测量电压为零，测量电流为1.3安培，然后在开路情况下测量模块电压和电流。对于开路，测量电流为零，测量电压为19.1伏。在开路和短路两种情况下对模块进行测试后，用变阻器测量模块在变负载条件下的电流和电压，如表1所示。从模块获得的直流功率是由电压和电流相乘得到的。在开路和短路工况下，输出功率均为零，而在变负荷工况下，输出功率有显著值。对于变化的负载，功率先增加，直到达到峰值。在峰值之后，它开始下降，最后变为零。这些结果如表(1)所示，电流随电压的变化，直流功率随电压的变化如图2所示。模块效率由eq.(1)计算 |
 (1） |
| 结果是0.092。 |
| 现在用式(2)计算模块的效率温度系数(TCE): |
 (2) |
| 由此公式可得模块(β)的温度效率系数(TCE)的最终表达式，如式(3)所示: |
 （3） |
| 其中n0、分别为标准试验条件下模块电效率(0.12)和环境温度(25ºC)。 |
| 由式(3)计算平均强度为480w /m2时模块的效率温度系数(TCE)为0.0057(/ºC)。不透明光伏(PV)模块(a0283)现在在模拟器下测试，平均强度为569 W/m2, 640 W/m2和746 W/m2。在这些强度下，模块首先在短路条件下进行测试。然后在开路状态下测量模块的电压和电流。在对模块进行开路和短路测试后，用变阻器测量模块在变负载条件下的电流和电压。从模块获得的直流功率是由电压和电流相乘得到的。结果如表(2)、(3)、(4)所示，当平均强度分别为569 W/m2、640 W/m2和746 W/m2时，电流随电压变化，直流功率随电压变化如图(3)、(4)、(5)所示。各变强度条件下的模块效率由eq.(1)计算，模块效率温度系数(TCE)由eq.(2)计算 |
| 平均强度，Ī (t) = 480 W/m2 |
| 平均模块温度，T = 66ºC |
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| 平均强度，Ī (t) = 569 W/m2。 |
| 平均模块温度，T = 68ºC |
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讨论 |
| A.温度变化对模块电效率的影响及温度效率系数(TCE)的计算 |
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| 对于不透明光伏(PV)组件(A 0283)，表(5)给出了组件温度、效率百分比和效率温度系数(TCE)随强度的变化情况。从图(6)可以看出，随着强度的增加，组件温度升高，但组件温度升高的速率减小。另一方面，模块效率随着强度的增加而降低，这是因为当模块温度升高时，饱和电流也随着本然载流子浓度的增加而增加，模块开路电压降低，模块短路电流增大。但模块温度升高对短路电流的影响小于开路电压，因此模块温度升高的整体影响是模块输出功率的降低，从而降低了模块效率。 |
| 还可以观察到，随着太阳强度的增加，如果模块温度与标准测试条件(250C)的温度相比变得非常高，那么模块的效率只会随着太阳强度的增加而降低。B.“温度效率系数(TCE)在温度升高时”对不透明光伏组件“电效率”的影响 |
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| 温度效率系数(Temperature Coefficient of efficiency, TCE)在标准测试条件下(β=0.0045)与温度升高时TCE计算值的模块电效率对比如表(6)所示。 |
| 如果我们比较结果，可以观察到在“温度效率系数(TCE)增加温度”下模块的电效率总是小于“温度效率系数(TCE)标准测试条件下”模块的电效率。由此可见，效率温度系数(TCE)不是恒定的，而是随着温度的增加而增加，从而降低了模块的电效率。 |
确认 |
| 我要感谢我毕业后(M.Tech)项目的导师，印度理工学院(IIT)德里能源研究中心的G.N. Tiwari教授，他在工作的各个阶段都给予了积极的合作。 |
参考文献 |
- Kaldellis, J.K.， Zafirakis, D.， ÃⅰÂ ' Â] Kondili, E.，单机光伏发电的能源回发期分析systemsÃⅰÂ ' Â]，可再生能源35,1444ÃⅰÂ ' Â '， 1454, 2010。
- Kato, K.， Murata, A.， Sakuta, K.， â ' Â]硅光伏发电系统的能源回收时间和生命周期CO2排放moduleâ ' Â]，光伏发电:研究与应用6,105-115,1998。
- 大杯,农协。，âÂÂSolar cells: an introduction to crystalline photovoltaic technologyâÂÂ, Kluwer Academic Publications., 108, 1997.
- 迈耶,EL。，Van Dyk, EE。，âÂÂDegradation analysis of silicon photovoltaic modulesâÂÂ, Proceedings of 16th European PV solar energy conference, 2272âÂÂ5, 2000.
- Tiwari, A.， Barnwal, P.， Sandhu, g.s.， Sodha, m.s.， â '  '混合光伏(PV)的能量指标分析modulesâ '  '，应用能量86,2615â '  ' 2625。2009
- Tiwari, G.N, Mishra, R.K, Solanki, S.C， â '  '光伏组件及其应用:热研究综述modelingâ '  '，应用能量88,2287â '  ' 2304。2011
- Van Dyk, EE。， Scott, BJ。梅尔，EL。，Leitch, AWR., âÂÂTemperature dependence of performance of crystalline silicon modulesâÂÂ. S Afr J Sci 96, 198âÂÂ200. 2000.
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