环境因素对光伏发电效率的影响

侯天宁

摘要：光伏发电作为一种可再生的新型能源，为我国能源结构的多元化结构提供了新能量，在我国广大的西部和北部地区应用较为广泛。广泛发电的光伏板受环境因素的影响较大，其中积灰和阳光辐射强度对光伏发电的发电效率均有显著影响。本文通过实验探究了积灰和阳光辐射强度对发电效率的影响，为今后开展光伏相关的研究提供借鉴。研究表明：随积灰天数的增加，光伏板的透光率损失值逐渐增大。

关键词：光伏发电;环境;积灰;阳光辐射强度;发电效率

1. 引言

光伏发电作为一种无污染且可再生的新能源，在国内的西北及广大的农村地区应用十分广泛，国内的研究学者和相关企业对影响光伏发电的一些重要因素进行分析，取得了一定的研究进展和成果。

鲁正等[1]針对光伏发电在用户方面的投入、成本与产出效益进行分析，为光伏发电在农村地区的普及推广进行试点，为光伏发电的效益比提供数据基础。柯学进等[2]对影响光伏发电的各种因素进行分析，并将不同条件下光伏发电的发电量的测量方法和实验的设计方案进行分析和探索，为后面从事光伏发电的研究提供借鉴。张光龙[3]对整个光伏发电系统进行研究，针对影响光伏发电的不利因素进行整顿，提出有效的缓解措施，提高了光伏发电的效率。

宁会峰等[4]通过实验的方法研究了积尘的程度对发电板的发电效率的影响程度，通过多组对照实验分析了灰尘的厚度对发电效率的影响，不仅进行了定性分析还通过分析大量数据进行了定量分析。侯文宝等[5]研究并设计制造了一种自动追踪太阳光的发电系统，该系统通过单片机进行控制，能自动追踪光源，实现发电效率的大幅提升。高华兴等[6]光伏发电在农村的推广应用进行预测，分析了光伏发电与农业大棚的关联性，为光伏发电在农业领域的应用提供参考和借鉴。

2. 灰尘对光伏发电的影响

2.1 实验方案设计

为了探究积灰时间对光伏发电板发电效率的影响，引入透光率这一指标对发电效率进行量化，并设计了实验对透光率进行检测。灰尘堆积对光伏发电的影响实验样件布置图如图1所示，本文选用北部农村地区某农户屋顶的光伏发电板为研究对象，设置了1#、2#和3#光伏板遮挡区域以及其余的未遮挡区域进行对照检测，多组对照实验的设置提高了数据的可靠性，为后面进行透光率的定性和定量分析打下基础。

2.2 积灰时间对光伏发电效率的影响

图2为透光率损失值随积灰时间的变化规律图，横坐标为光伏发电板的积灰天数，纵坐标为透光率损失值。其中，1#、2#和3#光伏板遮挡区域的透光率损失值取三者的算术平均值，透光率损失值越大，光伏板的发电效率越低。从图中可以看出，遮挡状态下，随积灰天数的增加，透光率损失值逐渐增大，导致光伏板的发电效率逐渐降低。通过数据分析，1#、2#和3#光伏板遮挡区域的透光率损失值的算术平均值平均每天上升1.33%。

未遮挡状态下，随积灰天数的增加，透光率损失值先升高在降低，再升高最后降低，分别在第4天和第13天时透光率损失值达到峰值。为提高光伏板的发电效率，需要定期对光伏板进行除尘工作，以保证其透光率的损失值始终在较小的范围内。

3. 阳光辐射强度对光伏发电效率的影响

太阳光的辐射强度对光伏板的发电效率具有显著影响，太阳光的辐射强度主要受雾霾及季节性气候等天气的影响。随着工业化水平的不断提高，气体排放显著升高，导致冬季北方等重工业地区的雾霾十分严重。雾霾是空气中的较大颗粒，这些颗粒会削弱太阳光的辐射强度，降低透光率，严重影响光伏板的发电效率。经过大量的实验和数据分析，结果表明：与正常天气的发电量相比，雾霾状态为轻度时，光伏板的发电量降低25%左右;当雾霾状态为重度时，光伏板的发电量最高可降低70%。为进一步改善光伏板在恶劣天气条件下的发电效率，需要不断改善发电板的除霾及除尘装置，提高透光率。

除积尘和阳光的辐射强度对光伏板的发电效率有影响外，海拔的高低、风速、温湿度等外部环境因素也对光伏板的发电效率具有一定的影响。今后需要深入研究各种因素对光伏板发电效率的影响，以期进一步提高光伏发电的效率，优化我国的能源结构。

4. 结论

本文论述了光伏发电的研究现状，并对影响光伏系统发电的阳光辐射强度和灰尘这两个关键因素进行分析，以期提高光伏发电的效率，得出以下结论：

（1）随积灰天数的增加，光伏板的发电效率逐渐降低，遮挡区域的透光率损失值的算术平均值平均每天上升1.33%;

（2）正常天气的发电量相比，雾霾状态为轻度时，光伏板的发电量降低25%左右。

参考文献

[1]鲁正，孙炜，陈芸菲.基于用户侧的光伏项目成本-效益分析[J].太阳能学报，2021，42（04）：209-214.

[2]柯学进.光伏电站影响因素及发电量分析验证方法的探讨[J].电力设备管理，2021（04）：125-127+143.[3]

[3]张光龙.光伏系统发电效率提升方法研究[J].科技创新与应用，2021（04）：143-146.

[4]宁会峰，程荣展，王伟志，鄢志彬.积灰对光伏发电的影响及除尘效果实验研究[J].太阳能学报，2020，41（11）：120-125.

[5]侯文宝，刘志坚.基于单片机的光伏自动跟踪系统设计[J].河北能源职业技术学院学报，2020，20（03）：73-75.

[6]高华兴，李建军，张乐，杨宇昕，任永强.农业大棚光伏发电预测的研究[J].湖北农机化，2020（12）：38-40.