不同輻照條件下光伏電池輸出特性測試實(shí)驗(yàn)研究

不同輻照條件下光伏電池輸出特性測試實(shí)驗(yàn)研究[19]。為了充分利用光伏電池的輸出功率，通過對電壓的適當(dāng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)最大功率的輸出。在研究過程中，考慮了輻照強(qiáng)度、太陽高度角、大氣透過率和光學(xué)阻抗等因素的影響，以確保光伏電池具有出色的發(fā)電能力，并且能夠充分利用太陽光照射的強(qiáng)度，因此對其影響因素進(jìn)行分析來提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作效率。在第四章中，通過實(shí)驗(yàn)研究得出的數(shù)據(jù)，得出了在不同光照條件下光伏陣列的輸出特性曲線，根據(jù)所獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)繪制出功率特性曲線，進(jìn)一步對不同情形下的光伏陣列進(jìn)行了研究，分析其光伏組件的最大輸出功率，以確保系統(tǒng)能夠高效穩(wěn)定地運(yùn)行，為進(jìn)一步優(yōu)化光伏陣列的設(shè)計提供了重要的理論依據(jù)。在第五章中，我們對所研究的論文進(jìn)行了全面綜述，并對未來可能的研究方向進(jìn)行了前瞻性的展望。

2光伏發(fā)電系統(tǒng)的概述2.1光伏電池分類及其特點(diǎn)光伏電池是一種將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，因此它具有多種形式。太陽能光伏電池的類型包括兩大類；按照其結(jié)構(gòu)分類可大致分為同質(zhì)結(jié)光伏電池、異質(zhì)結(jié)光伏電池、肖特基結(jié)光伏電池、復(fù)合結(jié)光伏電池和液結(jié)光伏電池等幾種類型；按其用途分類可分為空間光伏電池、地面光伏電池以及光敏傳感器等。太陽能電池作為一種綠色、可再生的能源，已經(jīng)逐漸成為人們儲能的理想選擇。它具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如不會對環(huán)境造成污染、可靠性高、使用壽命長久等等。不過，也存在一些限制和問題，比如在陰雨天氣中能源儲存能力受到限制、高昂的成本和復(fù)雜的生產(chǎn)工藝等問題，這些都限制了太陽能電池在居民群體中的推廣和應(yīng)用。首先，太陽能電池不會對環(huán)境造成污染，這是它最大的優(yōu)點(diǎn)之一。太陽能電池是以光為能源，沒有任何排放產(chǎn)物，因此不會對環(huán)境造成污染，同時也不會對氣候產(chǎn)生任何影響。與傳統(tǒng)的化石燃料相比，太陽能電池更加環(huán)保。其次，太陽能電池具有高荷電吸收能力和良好的可充性能，是儲存電力的理想選擇。太陽能電池可以把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，可以儲存能量，不僅可以滿足人們的日常用電需求，還可以在停電的情況下提供一定的電力支持。除此之外，太陽能電池的可充性也很好，可以循環(huán)使用，提高了能源的利用效率。第三，太陽能電池使用壽命長久，無需維護(hù)，方便。太陽能電池使用壽命長達(dá)20年以上，而且不需要太多的維護(hù)，只需要定期清洗即可。這使得太陽能電池成為一種方便、實(shí)用的能源選擇。然而，太陽能電池在陰雨天氣中能源儲存能力受到限制，無法完全依賴。這是太陽能電池的一個限制。在陰雨天氣中，太陽能電池的儲存能力會受到限制，因此無法完全依賴太陽能電池。這也是需要多種能源相互配合的原因。最后，太陽能電池高昂的成本和復(fù)雜的生產(chǎn)工藝等問題，限制了其在居民群體中的推廣和應(yīng)用。目前，太陽能電池的成本還比較高，同時生產(chǎn)工藝也比較復(fù)雜，這使得太陽能電池在一定程度上受到了限制。但隨著技術(shù)的不斷提升和生產(chǎn)成本的降低，太陽能電池的應(yīng)用范圍將會越來越廣泛。綜上所述，太陽能電池是一種環(huán)保、可靠、長壽命的儲能選擇。雖然存在一些限制和問題，但隨著技術(shù)的不斷提升和生產(chǎn)成本的降低，太陽能電池將會得到更廣泛的應(yīng)用和推廣。2.2光伏電池的發(fā)電原理太陽能電池是由太陽能電池板和各種太陽能電池組件組成的，太陽能電池板是太陽電池的設(shè)備中的其中一種。其類型有晶體硅、多晶硅等幾種。太陽能電池的獨(dú)特之處在于，當(dāng)太陽光照射到半導(dǎo)體材料時，部分光能被吸收，從而形成電子-空穴對，進(jìn)而在半導(dǎo)體材料內(nèi)部產(chǎn)生電流；另外一部分光能通過半導(dǎo)體表面進(jìn)入到載流子中去，從而使載流子濃度增大，引起電荷分離，產(chǎn)生了電能。部分光線在經(jīng)過反射或折射后，被太陽光線吸收，從而形成了電子-空穴對，并在此過程中產(chǎn)生電流。這種光電轉(zhuǎn)換過程就是將陽光中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。光伏發(fā)電的核心原理在于利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)電能的高效轉(zhuǎn)化。在半導(dǎo)體內(nèi)存在著一個電場和磁場，它們之間相互排斥又相互吸引，從而使半導(dǎo)體材料受到力作用而發(fā)生形變，這種變形稱為光電轉(zhuǎn)換。光電子經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后，將電能儲存在電池中，從而獲得電能。當(dāng)多個太陽能電池以串聯(lián)或并聯(lián)的方式連接在一起時，它們所產(chǎn)生的輸出功率將達(dá)到相當(dāng)高的水平，形成一個強(qiáng)大的太陽能電池陣列。2.3光伏電池的數(shù)學(xué)模型典型的光伏電池等效電路如圖1所示，其輸出特性方程為：圖1典型的光伏電池的等效電路圖 Ipv=Ipc上式中，I0是光伏電池等效電路中二根管的PN結(jié)反向飽和電流，數(shù)學(xué)表達(dá)式如式(2.2)所示: I0=I0rTIpc為光生電流，如式（2.3 Ipc=Isc式（2.1）中的等效并聯(lián)電阻Rsh多為K級;等效串聯(lián)電阻Rs一般小于1；電子電荷量q=1.6×10-19C/m2；當(dāng)熱力學(xué)溫度T=300K時二極管特性因nc值約為2.8式中：IVTr——TEg——IK光伏電池的電氣特性是指在不同工作狀態(tài)下光伏電池的電流、電壓、功率等參數(shù)隨之變化的規(guī)律，通常采用P-V或I-V特性曲線進(jìn)行描述，如圖2所示。圖2典型的光伏電池I-V、P-V特性曲線圖2中：VPIVP圖中顯示PPV隨著輸出電壓的增大而先增后減，輸出電流隨著輸出電壓的增大先保持不變后再迅速減小，表明了P-V、I-V特性曲線都展現(xiàn)出明顯的非線性特征。光伏電池組件在陰雨天氣、高溫環(huán)境、陰影遮擋、老化損耗等情況下，輸出功率減少，呈負(fù)功率負(fù)載狀態(tài)。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)避免或解決光伏電池組件工作在負(fù)功率狀態(tài)，否則會導(dǎo)致光伏電池組件發(fā)生熱斑效應(yīng)，進(jìn)而破環(huán)光伏電池材料。

3光伏電池輸出特性測試實(shí)驗(yàn)3.1實(shí)驗(yàn)原理太陽能電池是一種利用P-N結(jié)受光照射時的光伏效應(yīng)發(fā)電的設(shè)備。它的基本結(jié)構(gòu)是一個大面積平面P-N結(jié)。當(dāng)光照射到太陽能電池上時，光子會激發(fā)出一些電子-空穴對，這些電子和空穴分別被勢壘電場推向P區(qū)和N區(qū)，形成電壓，這就是光伏效應(yīng)。太陽能電池的輸出功率是輸出電壓與輸出電流的乘積。同樣的電池及光照條件下，負(fù)載電阻大小不一樣時，輸出的功率也不一樣。因此，為了實(shí)現(xiàn)最大的輸出功率，需要調(diào)整電池的工作狀態(tài)，使其輸出電流和電壓達(dá)到最大值。圖3半導(dǎo)體P-N節(jié)示意圖3.2測量方法及器材按圖4所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將太陽能電池板安裝到相應(yīng)輻照條件的位置，并把電阻箱作為太陽能電池負(fù)載，電阻箱調(diào)至50Ω后串聯(lián)進(jìn)電路起保護(hù)作用。將待測的太陽能電池接到萬用表上，測量將太陽能光伏板與地面傾斜角度不同電流與電壓的數(shù)值，記錄測得的數(shù)據(jù)，根據(jù)所得數(shù)據(jù)求出其所對應(yīng)的輸出功率，并繪制出所對應(yīng)的關(guān)系曲線圖。然后在其接收太陽光輻射量的光伏板上遮擋一部分，測量光伏電池組件上有遮擋時并與地面夾角不同時電流與電壓數(shù)值，并繪制出所對應(yīng)的關(guān)系曲線圖。比較其有遮擋和無遮擋時不同角度下其太陽能電池所測得得數(shù)據(jù)并分析其特性。圖4實(shí)驗(yàn)裝置圖3.3太陽能電池的伏安特性測量太陽能電池是一種直接將太陽光轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備，它廣泛應(yīng)用于太陽能發(fā)電、太陽能熱水器、太陽能燈等領(lǐng)域。因此，太陽能電池的伏安特性是評價其性能的重要指標(biāo)。伏安特性是指無光照射時，流經(jīng)太陽能電池的電流與外加電壓之間的關(guān)系。由于太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)是一個大面積平面P-N結(jié)，單個太陽能電池單元的P-N結(jié)面積已遠(yuǎn)大于普通的二極管，因此為了得到所需的輸出電流和電壓，通常將若干電池單元并聯(lián)或串聯(lián)組成電池組件。太陽能電池的伏安特性取決于太陽能電池的材料、結(jié)構(gòu)及組成組件時的串并連關(guān)系。為了測試太陽能電池組件在不同輻照條件下的伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)需要將待測的太陽能電池接到測試儀上，用電壓表和電流表分別測量太陽能電池兩端電壓和回路中的電流，并串聯(lián)電阻箱起保護(hù)作用。通過實(shí)驗(yàn)測試，得到的伏安特性曲線可以用來評估太陽能電池的性能和適用范圍。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體情況選擇合適的太陽能電池組件和電池組，以滿足不同的電能輸出需求。太陽能電池的伏安特性曲線又稱為負(fù)載特性曲線，它描述了太陽能電池的輸出電壓和輸出電流隨負(fù)載變化的曲線。當(dāng)負(fù)載變化到某一工作點(diǎn)，使得該工作點(diǎn)的電壓值與電流值的乘積最大時，這個乘積就是太陽能電池的最大輸出功率。此時的輸出電壓和電流分別稱為最佳輸出電壓和最佳輸出電流用Umpp和Impp表示。當(dāng)太陽能電池的輸出短路時可得短路電流： Isc=Iph故說明太陽能電池的短路電流與其光生電流相等且與輻照強(qiáng)度成正比。當(dāng)太陽能電池的輸出端開路時，I=0，可得開路電壓： Voc=nK負(fù)載R可以從零到無窮大。當(dāng)太陽能電池的輸出功率最大時其負(fù)載Rm所對應(yīng)的最大功率Pmpp為： Pmpp=Impp圖5測量太陽能電池輸出特性圖5為測量其電流和電壓與輻照強(qiáng)度的示意圖。當(dāng)太陽能電池所接收到的輻照強(qiáng)度不同的時候，其所測得的電流與電壓也隨之變化，通過改變太陽能電池所接收到的輻照強(qiáng)度，記錄其所得電流電壓的數(shù)據(jù)。通過所得電流電壓數(shù)據(jù)繪制出太陽能光伏電池的輸出特性曲線，并以此作為分析其在不同條件下的理論數(shù)據(jù)參照。在確定得外部條件下，通過以下標(biāo)準(zhǔn)測試條件參數(shù)所進(jìn)行光伏電池輸出特性測試的實(shí)驗(yàn)，記錄下所測得的電流電壓等數(shù)據(jù)，并進(jìn)行計算得到其輸出功率。3.4設(shè)計應(yīng)用與公共電網(wǎng)相連接的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)稱為并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如下圖6所示，該系統(tǒng)包括太陽能電池陣列、逆變器、交流負(fù)載、變壓器等部件。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可以將太陽能電池陣列輸出的直流電轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)電壓同幅、同頻、同相的交流電，并實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)連接并向電網(wǎng)輸送電能。這種發(fā)電系統(tǒng)的靈活性在于，在日照較強(qiáng)時，光伏發(fā)電系統(tǒng)在給交流負(fù)載供電的同時將多余的電能送入電網(wǎng)；而當(dāng)日照不足，即太陽能電池陣列不能為負(fù)載提供足夠電能時，又可從電網(wǎng)索取電能為負(fù)載供電。光伏與建筑相結(jié)合的初始形式是在建筑物的屋頂或陽臺上安裝一般的太陽能電池陣列，并為其配備蓄電池進(jìn)行獨(dú)立供電，或通過逆變控制器和變壓器輸出端與公共電網(wǎng)并聯(lián)，使電網(wǎng)和光伏方陣共同向建筑物供電。光伏發(fā)電系統(tǒng)和建筑相結(jié)合應(yīng)用時，通常采用并網(wǎng)發(fā)電的形式，這類系統(tǒng)與獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，具有以下五大突出的優(yōu)點(diǎn)：（1）在陰雨天或晚間，由電網(wǎng)給負(fù)載供電，這樣，系統(tǒng)不必配備儲能裝置，既可以降低系統(tǒng)造價，又免除了維護(hù)和更換蓄電池的麻煩，還增加了供電的可靠性；（2）在有日照時所發(fā)出的電能，既可供給建筑物內(nèi)負(fù)載使用，如果有多余還可反饋給電網(wǎng)；（3）在并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，不受蓄電池荷電狀態(tài)的限制，可以隨時向電網(wǎng)存取電能；（4）在設(shè)計太陽電池方陣傾角時，可以取全年能收到最大太陽輻射量對應(yīng)的角度，最大限度地發(fā)揮太陽電池方陣的發(fā)電能力；（5）夏天的太陽輻射強(qiáng)度大，太陽電池陣列所發(fā)的電能相對較多，而夏季也是用電的高峰期，空調(diào)等制冷設(shè)備的利用率高，耗電量大，這正好能起到為電網(wǎng)調(diào)峰的作用。在選擇發(fā)電系統(tǒng)時，需要考慮多個因素，其中包括成本、復(fù)雜性和效率。對于獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)而言，雖然其具備一定的獨(dú)立性，但是需要使用蓄電池，而蓄電池的成本較高。另外，混合發(fā)電系統(tǒng)的組建也比較復(fù)雜，需要考慮多種電源的協(xié)調(diào)。因此，選用并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是更為合適的選擇。電池板是并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的重要組成部分，其功率大小和核心材料都會影響系統(tǒng)的效率。

4光伏電池特性測試實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析4.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)測量在晴天和陰天時光伏電池組件組成的光伏電池方陣在早、中、晚不同時間段以及在正常、光斑、揚(yáng)塵等情況下與地面夾角分別為0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°時輸出電流與輸出電壓的數(shù)值，計算出相應(yīng)的輸出功率，并繪制出其所對應(yīng)的曲線圖。測的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：表1晴天時早上測得光伏組件的數(shù)值電流（A）電壓（V）功率（W）正常光斑揚(yáng)塵正常光斑揚(yáng)塵正常光斑揚(yáng)塵0°4.534.634.7019.519.720.189.2491.2194.4715°4.554.554.5419.619.720.089.18896.390.8030°4.584.584.5719.719.920.290.2291.1492.3145°4.694.564.6020.120.020.293.8091.2092.9260°4.704.594.6720.219.820.194.9490.8893.8675°4.824.654.6719.919.720.295.9191.6194.3390°4.904.704.6919.819.719.997.0292.5993.33圖6晴天早上電流隨角度變化曲線圖根據(jù)圖6可以看出晴天早上正常、光斑和有揚(yáng)塵三種不同情況下光伏電池的輸出電流呈現(xiàn)先減后增的變化趨勢，在與地面夾角為15°時有一個最小值，隨后快速上升，到90°時達(dá)到最大，說明光伏板與地面夾角為90°時所接收到太陽的輻照最強(qiáng)。圖7晴天早上電壓隨角度變化曲線圖根據(jù)圖7可以看出正常、光斑和有揚(yáng)塵三種情況下的輸出電壓呈現(xiàn)出先增后減的變化趨勢，到45°附近時達(dá)到最大值，相對正常和光斑兩種情況有揚(yáng)塵的輸出電壓變化較緩慢，是由于太陽能光伏板有反射光，而有揚(yáng)塵時太陽能光伏板的反射光比其他兩種情況時的反射光都弱。圖8晴天早上功率隨角度變化曲線圖根據(jù)圖8可以看出晴天早上正常、光斑和有揚(yáng)塵三種不同情況下光伏電池的輸出功率呈現(xiàn)出先增后減的變化趨勢，在15°時有一個最小值，隨后呈現(xiàn)快速遞增變化趨勢，在90°時達(dá)到最大值，說明此時是光伏電池的最佳輸出功率。表2晴天時中午測得光伏組件的數(shù)值電流（A）電壓（V）功率（W）正常光斑揚(yáng)塵正常光斑揚(yáng)塵正常光斑揚(yáng)塵0°4.794.734.7019.220.819.698.3391.9692.1215°4.754.704.6219.420.219.594.9492.1590.0930°4.714.684.6019.719.619.491.7292.7889.2445°4.594.604.5619.619.519.489.7089.9688.4660°4.384.594.5319.619.219.388.1285.8487.4275°4.384.584.5119.519.119.287.4785.4186.5990°4.394.724.5019.319.019.289.6884.7286.40圖9晴天中午電流隨角度變化曲線圖根據(jù)圖9可以看出晴天中午正常、光斑和有揚(yáng)塵三種不同情況下光伏電池的輸出電流在0°時有個最大值，隨后呈現(xiàn)出逐漸遞減的變化趨勢，而正常情況相對于其他兩種情況變化較大，是由于正常情況下光伏板的反射光比其他兩種情況強(qiáng)。圖10晴天中午電壓隨角度變化曲線圖根據(jù)圖10可以看出晴天中午光斑和有揚(yáng)塵兩種不同情況下光伏電池的輸出電壓呈現(xiàn)出逐漸遞減的變化趨勢，在0°時的輸出電壓最大，而正常情況下電壓出現(xiàn)先增后減的變化趨勢是因?yàn)楣夥姵匕逅a(chǎn)生的反射光和所處環(huán)境溫度也會對其輸出電壓產(chǎn)生一定的影響。在30°時出現(xiàn)一個最大值，說明此時環(huán)境因素對其影響最小。圖11晴天中午功率隨角度變化曲線圖根據(jù)圖11可以看出晴天中午正常、光斑和有揚(yáng)塵三種不同情況下光伏電池的輸出功率在0°附近最大，而后呈現(xiàn)逐漸遞減最終逐漸趨于平穩(wěn)狀態(tài)，說明在中午光伏電池板平鋪時太陽光對光伏電池板的輻照強(qiáng)度最大，相應(yīng)的其輸出功率也在此時最大。表3晴天時下午測得光伏組件的數(shù)值電流（A）電壓（V）功率（W）正常光斑揚(yáng)塵正常光斑揚(yáng)塵正常光斑揚(yáng)塵0°5.065.254.7320.519.919.0104.47103.7389.875°5.035.174.6520.320.219.5104.43102.1990.6730°5.014.834.5720.220.419.898.53101.2290.4845°4.974.774.5520.019.919.794.9299.4089.6360°4.714.804.6219.819.819.795.0493.2591.0175°4.654.794.6119.819.819.694.8492.0791.2790°4.614.784.6119.719.919.695.1290.8190.35圖12晴天下午電流隨角度變化曲線圖根據(jù)圖12可以看出晴天下午正常、光斑和有揚(yáng)塵三種不同情況下光伏電池的輸出電流在0°時有一個最大值，隨后呈現(xiàn)出逐漸下降的變化趨勢，而在60°附近開始逐漸趨于平穩(wěn)。圖13晴天下午電壓隨角度變化曲線圖根據(jù)圖13可以看出晴天下午光斑和揚(yáng)塵兩種不同情況下光伏電池的輸出電壓呈現(xiàn)出先增后減而后逐漸趨于平穩(wěn)的變化趨勢，在30°時有一個最大值；正常情況下的輸出電壓呈現(xiàn)出持續(xù)遞減的變化趨勢，在0°時其輸出電流最大。說明外界因素對正常情況下的太陽能電池板的影響較大。圖14晴天下午功率隨角度變化曲線圖根據(jù)圖14可以看出晴天下午正常和光斑兩種不同情況下光伏電池的輸出功率在0°時有一個最大值，而后呈現(xiàn)出逐漸遞減的變化趨勢；說明此時太陽能光伏板的最大輸出功率在0°附近；而有揚(yáng)塵時其功率的變化較為平穩(wěn)，產(chǎn)生這種情況的原因可能是有揚(yáng)塵時吸收了一部分太陽能光伏板的反射光，還有外界溫度的影響。表4陰天時測得光伏組件電流與電壓數(shù)值電流（A）電壓（V）功率（W）0°4.09.638.415°3.99.537.030°3.79.334.445°3.59.031.560°3.08.525.575°2.67.820.290°2.17.315.3圖15陰天時電壓、電流及功率隨角度變化曲線圖根據(jù)圖15可以看出陰天時太陽能電池板的輸出電流輸出電壓和輸出功率都呈現(xiàn)出逐漸遞減的變化趨勢，在0°時輸出電流輸出電壓和輸出功率都達(dá)到一個最大值；即光伏板在平鋪時所吸收的太陽輻照強(qiáng)度最大，其輸出功率也相應(yīng)最大；而陰天時早中午的太陽輻射強(qiáng)度可以看成是幾乎不變的，所得曲線圖與圖16基本相同。4.2結(jié)果分析光伏陣列內(nèi)阻值的變化受到多種因素的影響，因此會導(dǎo)致光伏陣列輸出電壓和電流的變化不可預(yù)測，給光伏系統(tǒng)的運(yùn)行和性能帶來一定困難。為了解決這個問題，光伏系統(tǒng)技術(shù)即阻抗之間的合理匹配，通過調(diào)整太陽能光伏組件的安裝角度，使其所能接受光照的面積達(dá)到最大。通過這種方式，可以實(shí)現(xiàn)光伏陣列的輸出電壓和電流的穩(wěn)定性，提高光伏系統(tǒng)的效率和可靠性。而光伏陣列的輸出功率和電壓是相互關(guān)聯(lián)的。為了實(shí)現(xiàn)最大功率的輸出，需要實(shí)現(xiàn)對電壓的適當(dāng)調(diào)整。這可以通過光伏發(fā)電系統(tǒng)的內(nèi)阻與外電路電阻相互匹配實(shí)現(xiàn)。通過比較繪制出的不同時間段功率與地面夾角曲線圖可以得出：表5晴天與陰天正常情況下的最大功率與最佳傾角數(shù)值晴天陰天早中午最大功率（A）97.0298.33104.4738.4最佳傾角90°0°0°0°表6晴天與陰天光斑情況下的最大功率與最佳傾角數(shù)值晴天陰天早中午最大功率（A）92.5991.96103.7338.4最佳傾角90°0°0°0°表7晴天與陰天揚(yáng)塵情況下的最大功率與最佳傾角數(shù)值晴天陰天早中午最大功率（A）94.4792.1290.6738.4最佳傾角90°0°15°0°通過表5表6表7分別比較晴天與陰天正常情況下的最大功率與最佳傾角數(shù)值得出結(jié)論：（1）正常情況下在晴天早上太陽能電池的輸出電流電壓和功率與地面夾角為90°時達(dá)到最大；在中午太陽能電池的輸出電流電壓在0°時達(dá)到最大；下午時太陽能電池的輸出電流電壓在0°時達(dá)到最大；在陰天時太陽能電池的輸出電流電壓和功率與地面夾角為0°時最大。（2）光斑情況下在晴天早上太陽能電池的輸出電流電壓和功率與地面夾角為90°時達(dá)到最大；在中午太陽能電池的輸出電流電壓在0°時達(dá)到最大；下午時太陽能電池的輸出電流電壓在0°時達(dá)到最大。（3）揚(yáng)塵情況下在晴天早上太陽能電池的輸出電流電壓和功率與地面夾角為90°時達(dá)到最大；在中午太陽能電池的輸出電流電壓在0°時達(dá)到最大；下午時太陽能電池的輸出電流電壓在15°時達(dá)到最大；光伏電池的最大功率點(diǎn)位曲線的峰點(diǎn)會隨著與地面夾角的變化而變化。光伏電池是一種將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，它具有很多特性，這些特性會受到多種因素的影響。其中最重要的特性之一是最大功率點(diǎn)。在光伏電池的特性曲線上，最大功率點(diǎn)指的是能夠輸出最大功率的位置。當(dāng)外界條件發(fā)生變化時，光伏電池就有可能出現(xiàn)輸出功率不穩(wěn)定或者波動等現(xiàn)象。為了實(shí)現(xiàn)光伏系統(tǒng)的最大功率輸出，必須實(shí)時調(diào)整負(fù)載特性，以確保系統(tǒng)能夠高效穩(wěn)定地運(yùn)行。這就要求光伏電池具有良好的工作性能，以保證最大功率輸出。在光伏電池的輸出特性中，最大功率點(diǎn)被認(rèn)為是一個至關(guān)重要的節(jié)點(diǎn)。它決定著光伏陣列工作于何種狀態(tài)下，即處于最佳運(yùn)行模式還是進(jìn)入過飽和狀態(tài)。在此位置，電池的輸出功率達(dá)到了最大值，同時電壓和電流也達(dá)到了最佳狀態(tài)。當(dāng)負(fù)載變化時，可以通過改變這些參數(shù)來實(shí)現(xiàn)對最大功率點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。然而，受到光照、溫度以及電池老化等多種因素的影響，最大功率點(diǎn)的位置會發(fā)生變化。如果不及時調(diào)整，則可能導(dǎo)致最大輸出功率降低甚至無法工作。因此，為了實(shí)現(xiàn)最大功率輸出，光伏系統(tǒng)必須實(shí)時調(diào)整負(fù)載特性，以確保其最佳性能。通過該方法，光伏系統(tǒng)能夠在不同的光照強(qiáng)度和溫度條件下實(shí)現(xiàn)最大功率輸出，從而提高其性能表現(xiàn)，以便在不同的工作條件下進(jìn)行調(diào)整。通過這些方法可以提高光伏系統(tǒng)的效率，并延長電池的使用壽命由于光伏電池的輸出特性會受到溫度、光照強(qiáng)度和安裝角度等因素的影響而發(fā)生變化，因此其最大功率點(diǎn)也會隨之改變，從而導(dǎo)致實(shí)際輸出功率與最大功率點(diǎn)之間存在顯著差異。另外，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時受到外界環(huán)境和負(fù)載干擾，使得最大功率點(diǎn)發(fā)生偏移，影響了系統(tǒng)性能。4.4本章小結(jié)據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在其他條件不變的情況下，光伏電池周圍環(huán)境溫度的升高會導(dǎo)致光伏電池的開路率下降，同時短路電流略微增加，從而降低光伏電池的輸出功率。光伏電池的溫度特性可以用其溫度系數(shù)來描述，該系數(shù)較小，暗示著隨著溫度的變化，光伏電池的輸出速度會逐漸減緩。因此，當(dāng)外界環(huán)境改變時，對光伏電池進(jìn)行溫度控制是十分必要的。而光伏電池的輸出功率與光照強(qiáng)度密切相關(guān)。隨著光照強(qiáng)度的提高，光伏電池的短路電流和開路電壓也會略有增加，從而導(dǎo)致輸出功率提升。此外，在獲取光伏電池陣列在給定條件下的最大功率點(diǎn)電壓后，若溫度是定值，這個電壓值就是最大功率點(diǎn)處的工作電壓。其次，光伏電池的工作溫度也會對其輸出功率產(chǎn)生影響。通過實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果得出，光伏電池的工作溫度對其輸出功率存在著一定影響。此外，需要注意的是，光伏電池僅存在一個最大功率點(diǎn)，且其輸出特性受到環(huán)境溫度和輻照強(qiáng)度變化的影響。相比之下，環(huán)境溫度的變化的影響比輻照強(qiáng)度小許多。因此，在不同輻照強(qiáng)度下對光伏電池進(jìn)行了測試，并繪制出了其電壓功率曲線。結(jié)果顯示，在不同的輻照條件下，光伏電池的電壓功率曲線所表現(xiàn)出的形狀是各有不同的。但是，無論在哪種輻照條件下，最大功率點(diǎn)基本上都處于一條直線附近。這意味著在輻照強(qiáng)度或溫度發(fā)生變化時，系統(tǒng)也會無法及時調(diào)整以保持最佳輸出。當(dāng)輻照強(qiáng)度或溫度發(fā)生變化時，系統(tǒng)將無法及時進(jìn)行調(diào)整以維持最佳輸出狀態(tài)，這將導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到影響。本章以光伏系統(tǒng)的最大功率跟蹤原理為基礎(chǔ)，深入探討了其實(shí)現(xiàn)過程，并針對光伏發(fā)電系統(tǒng)的阻抗匹配問題，精選了相應(yīng)的電路方案。因此需要采取一些其他措施，如提高電池板的轉(zhuǎn)換效率、優(yōu)化電路設(shè)計等，進(jìn)一步提高工作效率和輸出電流。找出光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)，通過實(shí)驗(yàn)研究得出的數(shù)據(jù)，得出了在不同光照條件下光伏陣列的輸出特性曲線，根據(jù)所獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)繪制出功率特性曲線，進(jìn)一步對不同情形下的光伏陣列進(jìn)行了研究，分析其光伏組件的最大輸出功率，以確保系統(tǒng)能夠高效穩(wěn)定地運(yùn)行，為進(jìn)一步優(yōu)化光伏陣列的設(shè)計提供了重要的理論依據(jù)。

5總結(jié)與展望5.1總結(jié)人類的生存離不開能源這一物質(zhì)基礎(chǔ)，而能源危機(jī)和環(huán)境污染則是人類所面臨的一項(xiàng)巨大挑戰(zhàn)。在未來相當(dāng)長時期內(nèi)，隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長，能源供需矛盾將越來越突出。我國的基本國情在長遠(yuǎn)和總量上表現(xiàn)為人均能源資源占有量的不足以及國內(nèi)能源供給的不足。因此，提高能源利用效率、降低能源消耗具有重要意義。因我國能源發(fā)展戰(zhàn)略的需要，研究、開發(fā)和應(yīng)用太陽能發(fā)電技術(shù)已成為必然趨勢。目前，在光伏電池領(lǐng)域已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)展。然而，光伏發(fā)電機(jī)的總輸出電流和效率受到多方面的影響，這些因素相互作用，共同塑造了其輸出特性。為了使光伏電站在實(shí)際應(yīng)用中獲得更好地效益，我們應(yīng)該對其運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題予以關(guān)注并加以解決。以下是若干個需要特別關(guān)注的要點(diǎn):第一，遮蔽面積過大會影響發(fā)電效率。因此，在安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)時，需要注意避免遮蔽。第二，光伏發(fā)電機(jī)的工作環(huán)境也會影響其輸出電流和效率。陽光強(qiáng)度、環(huán)境溫度和電力負(fù)荷等因素都會對發(fā)電機(jī)的工作產(chǎn)生影響。所以在特定的溫度和光照條件下，必須確保光伏發(fā)電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，并進(jìn)行短期輸出功率預(yù)測，以提高其有效性。第三，必須對光伏電池的操作范圍進(jìn)行全時段的調(diào)整，以確保光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，滿足日常生活的需求，并提高發(fā)電機(jī)的整體效率。如果光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出電壓過大或者過低都會導(dǎo)致其無法正常運(yùn)行。第四條，光伏發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的電壓，是由于光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度的不斷變化所導(dǎo)致的，這種變化會不斷地向系統(tǒng)輸送電能。本文設(shè)計了基于模糊控制技術(shù)的控制器，并將其應(yīng)用到光伏發(fā)電系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對輸出功率的調(diào)節(jié)。為了避免發(fā)電機(jī)的電壓波動過大或過低，必須采用恰當(dāng)?shù)碾妷赫{(diào)節(jié)策略。這就需要采用適合的電壓控制方式，以避免發(fā)電機(jī)的電壓過高或過低。第五，輸出功率短期預(yù)測主要是在對輸出功率最大的時候，在對光伏發(fā)電機(jī)的實(shí)際工作電壓升高，在對輸出功率進(jìn)行短期預(yù)測。這可以幫助光伏發(fā)電系統(tǒng)更好地應(yīng)對不同的工作環(huán)境。在找出最大功率點(diǎn)后，我們需要記錄周圍和環(huán)境因素，以便在光伏電池組裝過程中合理利用這些因素。例如，可以根據(jù)記錄的光照強(qiáng)度和溫度等數(shù)據(jù)來選擇合適的電池板和逆變器，以實(shí)現(xiàn)最大功率的輸出。通過合理利用最大功率點(diǎn)，我們可以提高光伏電池的輸出效率，降低成本。同時，還可以采取一些其他措施，如提高電池板的轉(zhuǎn)換效率、優(yōu)化電路設(shè)計等，進(jìn)一步提高工作效率和輸出電流。找出光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)，并合理利用周圍和環(huán)境因素，是提高工作效率和輸出電流的重要措施。只有不斷優(yōu)化和改進(jìn)，才能推動光伏發(fā)電系統(tǒng)的快速發(fā)展。5.2展望對太陽能電池的展望：在可再生能源中，太陽能光伏發(fā)電的占比將逐漸上升，成為更大的比例。這是因?yàn)樘柲芄夥l(fā)電的優(yōu)勢越來越明顯，除了可以提供可再生能源，還可以減少二氧化碳和有害氣體排放，有益于環(huán)境。未來，太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展方向?qū)⑹歉纳菩阅?、降低成本、減少對環(huán)境的影響?？茖W(xué)家們正在努力研發(fā)更高效、更耐用、更環(huán)保的太陽能光伏電池，以滿足未來的能源需求。同時，政府也在大力支持太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展，通過政策和資金的扶持，為太陽能光伏發(fā)電行業(yè)提供更好的發(fā)展環(huán)境。光伏電池技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，除了可以應(yīng)用于家庭、商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)電系統(tǒng)中，還可以應(yīng)用于移動電源、智能家居、智能交通等領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展和研究的推進(jìn)，光伏電池技術(shù)未來有望得到更廣泛的應(yīng)用?？傊柲芄夥l(fā)電是未來能源供應(yīng)的重要組成部分之一，有助于減少二氧化碳和有害氣體的排放，保護(hù)環(huán)境。未來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，太陽能光伏發(fā)電有望成為更加高效、環(huán)保的能源形式，為人類創(chuàng)造更加美好的未來。

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