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摘 要：通过分析太阳能光伏发电系统各组成部分对系统效率的影响，综合考虑各方因素，从而找出提高系统效率，、增加发电收益的最经济可行的方案。
关键词：太阳能、光伏、效率、电池组件、阴影、选址
随着人类现代文明的发展，社会生产力不断地提高，能源的需求日益严峻，太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，与其他新能源相比利用最大，是最理想的可再生能源。特别是近几十年来，随着科学技术的不断进步，太阳能及其相关产业成为世界发展最快的行业之一。太阳能发电技术的研究具有很大的必要性。同时，太阳能发电技术也具有重要的研究价值和广阔的应用前景。
当前国际上最新的研发热点主要集中在低成本、高效率、高稳定性的光伏逆变器件和光伏建筑集成应用系统等方面。现在，我们就侧重于如何提高系统效率，增加发电收益展开进一步的论述。
一、通过了解太阳能光伏发电系统的基本构成，进而分析影响系统效率的各组成部分
一套基本的光伏发电系统一般是由太阳能电池板、太阳能控制器、逆变器和蓄电池（针对独立光伏发电系统）构成。[1]另外加上各组成部件的连接线缆、汇流箱、保护器和并网变压器等，构成一个完整的光伏发电系统。所以整个系统的转换效率就是各部件效率综合结果的体现。
太阳光在电池板光电效应的作用下，太阳能转变成为了电能，这主要体现出电池板的转换效率；一般电池板首先产生的是直流电，再通过逆变器转换成交流电，这就引入了逆变器的转换效率；另外，各连接线缆、汇流箱、保护器和并网变压器等都会存在损耗，以致进一步影响整个系统的效率。
现今光伏各部件行业都力求尽量降低其转换损耗，以提高其取转换效率，从而取得一个更吸引的卖点。
二、进一步细化了解各部分转换效率的影响因素和现今市场现状
1. 针对各连接线缆、汇流箱、保护器和并网变压器等的影响，在保证其连接可靠，使用环境适宜的前提下，会在满足其使用额定参数范围内选取性价比最高的元件，但其实这方面的损耗与整个系统比起来并不算多，而且现今这效率已经达到比较高的水平了，要想进一步提高已经不是那么容易了。本文对这就不展开详细的论述了。
2. 逆变器，是光伏发电系统的重要组成部分，其转换效率直接影响到整个发电系统的效率，所以也是现今逆变器市场不断追求高效率卖点的原因。
根据国家能源局2013年发布的行业标准NB-T 32004-2013《光伏发电并网逆变器技术规范》，也对逆变器转换效率列出了明确的标准要求：不带隔离变压器型逆变器的转换效率最大值应不低于96%，带隔离变压器型逆变器的转换效率最大值应不低于94%。[2]
在追求高效率卖点的现今逆变器市场，已经出现了不少高效率的逆变器，非隔离的已经达到接近99%，隔离的也已超过97%。
但我们也不难发现，由于这逆变器转换效率已经很高了，已经接近饱和，所以要想进一步提高其效率已经很难了。
3. 太阳能电池受阳光激发，引起电子转移，从而发电。受阳光激发的波长取决于半导体的种类。现今市场，主要使用最多的是结晶硅和薄膜硅电池片，其光电转换效率一般不到20%。所以这是提高系统转换效率的重要方向。现今太阳能组件市场不断在研究开发各种新型电池片，力求尽量提高其光电转换效率。如化合物型电池组件，有望在10年后达到40%的超高效率
根据研究表明，大功率输出状态下，将得到最高的光电转换效率。由于光照条件是实时变化的，所以最大功率点也在实时变化。只有进行实时跟踪最大功率点（MPPT），才能最大限度的利用太阳能电池板的效率。现在几乎所以的逆变器都具备有MPPT功能，重点就在其跟踪的效果了。另外，太阳能电池板输出功率随温度的升高会有一定程度的下降，为此对太阳能电池板进行散热是十分必要的，可以采取一定的被动散热装置使电池板的温度降低，使其光电转换效率得到提高。[3]
另一方面，这光电转换效率是由光向电的转换过程，那显而易见地，光学损失将会对转换效率产生直接的影响。其中包括有：由于光照射到电池板上，在正反两面发生的反射、折射等现象，或者能量小于或大于半导体的禁带宽度的光子未被吸收，以及电极、栅线等的阻隔。[4]
另外，太阳入射角度影响到入射强度，那必然也影响到发电量。所以市场上也出现有太阳跟踪系统，通过自动调节组件角度去跟踪太阳的直射方向，以尽量延长直射时间，提高发电量。但太阳跟踪系统需要增加前期投入和运作维护费用，所以需要通过综合评估，择优取用。
三、提高系统效率，增加发电收益
综合上述分析，选用转换效率高的逆变器、各连接线缆、汇流箱、保护器和并网变压器等，固然能提高整个系统的效率。但我们也了解到了，要提高这些方面的转换效率已经不太容易了。所以我侧重想说的是，如何提供电池组件的光电转换效率。
在多年的太阳能光伏电站建造监理和电站验收中发现，这电池组件的光电转换效率才是影响整个系统效率的重中之重。正如前面说的，光学损失将会对转换效率产生直接的影响。现场发现，由于环境等因素，组件表面很容易会堆积灰尘、树叶杂物和积雪，这都会大大地影响转换效率。实验证明对带有旁路二极管的串联组件在被部分遮挡的情况下，无法确保系统工作在最大的峰值上。[5]其输出功率远远小于没遮挡的，所以及时的清理维护是必须的。
除了上述后期使用中的杂物遮挡外，其实有一些电站，在设计前期就忽略了树木建筑等的阴影遮挡。所以现在我们电站验收也增加了阴影分析的项目，使用阴影分析仪进行测量，通过分析就能知道测量点在一整年里是否有被阴影遮挡；如果有遮挡，那遮挡率有多少，都可以测量出来。通过阴影实地分析，将为电站建造提供有力数据，尽量减少阴影，才能提高系统效率，增加发电收益。
其次，电站选址也是非常重要的，有些地方风沙很多或者污染很严重，组件很容易就脏掉，这必然大大增加后续维护清洁的运营成本。或者有些选址，周边有很多建筑障碍物体，造成大面积阴影无法避免。这些在选址时都是需要充分考虑的。
以上都是这些年来从事太阳能光伏电站建造监理和电站验收所得到的信息，感谢公司领导给予这个学习实践的机会，感谢工作过程中资深同事的讲解和现场电站客户的沟通学习。希望通过交流分析，互相促进。在这能源短缺的时代，希望我国的光伏事业能尽快发展起来，尽快达到国际先进水平，为国际环保事业贡献力量。
参考文献：
[1] 孔娟；太阳能光伏发电系统的研究[D]；青岛大学；2006年
[2] NB-T 32004-2013；光伏发电并网逆变器技术规范[S]
[3] 孙振路；利用太阳能电池板的效率问题探讨[J]；中国科技信息；2009年；第9期
[4] 易磊华；影响太阳电池光电转换效率的因素及提高太阳电池效率的主要措施[D]；电子与电气工程学院；2011年
[5] 翟载腾；被部分遮挡的串联光伏组件输出特性[J]；中国科学技术大学学报；第39卷第4期，2009年4月；
关键词：太阳能、光伏、效率、电池组件、阴影、选址
随着人类现代文明的发展，社会生产力不断地提高，能源的需求日益严峻，太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，与其他新能源相比利用最大，是最理想的可再生能源。特别是近几十年来，随着科学技术的不断进步，太阳能及其相关产业成为世界发展最快的行业之一。太阳能发电技术的研究具有很大的必要性。同时，太阳能发电技术也具有重要的研究价值和广阔的应用前景。
当前国际上最新的研发热点主要集中在低成本、高效率、高稳定性的光伏逆变器件和光伏建筑集成应用系统等方面。现在，我们就侧重于如何提高系统效率，增加发电收益展开进一步的论述。
一、通过了解太阳能光伏发电系统的基本构成，进而分析影响系统效率的各组成部分
一套基本的光伏发电系统一般是由太阳能电池板、太阳能控制器、逆变器和蓄电池（针对独立光伏发电系统）构成。[1]另外加上各组成部件的连接线缆、汇流箱、保护器和并网变压器等，构成一个完整的光伏发电系统。所以整个系统的转换效率就是各部件效率综合结果的体现。
太阳光在电池板光电效应的作用下，太阳能转变成为了电能，这主要体现出电池板的转换效率；一般电池板首先产生的是直流电，再通过逆变器转换成交流电，这就引入了逆变器的转换效率；另外，各连接线缆、汇流箱、保护器和并网变压器等都会存在损耗，以致进一步影响整个系统的效率。
现今光伏各部件行业都力求尽量降低其转换损耗，以提高其取转换效率，从而取得一个更吸引的卖点。
二、进一步细化了解各部分转换效率的影响因素和现今市场现状
1. 针对各连接线缆、汇流箱、保护器和并网变压器等的影响，在保证其连接可靠，使用环境适宜的前提下，会在满足其使用额定参数范围内选取性价比最高的元件，但其实这方面的损耗与整个系统比起来并不算多，而且现今这效率已经达到比较高的水平了，要想进一步提高已经不是那么容易了。本文对这就不展开详细的论述了。
2. 逆变器，是光伏发电系统的重要组成部分，其转换效率直接影响到整个发电系统的效率，所以也是现今逆变器市场不断追求高效率卖点的原因。
根据国家能源局2013年发布的行业标准NB-T 32004-2013《光伏发电并网逆变器技术规范》，也对逆变器转换效率列出了明确的标准要求：不带隔离变压器型逆变器的转换效率最大值应不低于96%，带隔离变压器型逆变器的转换效率最大值应不低于94%。[2]
在追求高效率卖点的现今逆变器市场，已经出现了不少高效率的逆变器，非隔离的已经达到接近99%，隔离的也已超过97%。
但我们也不难发现，由于这逆变器转换效率已经很高了，已经接近饱和，所以要想进一步提高其效率已经很难了。
3. 太阳能电池受阳光激发，引起电子转移，从而发电。受阳光激发的波长取决于半导体的种类。现今市场，主要使用最多的是结晶硅和薄膜硅电池片，其光电转换效率一般不到20%。所以这是提高系统转换效率的重要方向。现今太阳能组件市场不断在研究开发各种新型电池片，力求尽量提高其光电转换效率。如化合物型电池组件，有望在10年后达到40%的超高效率
根据研究表明，大功率输出状态下，将得到最高的光电转换效率。由于光照条件是实时变化的，所以最大功率点也在实时变化。只有进行实时跟踪最大功率点（MPPT），才能最大限度的利用太阳能电池板的效率。现在几乎所以的逆变器都具备有MPPT功能，重点就在其跟踪的效果了。另外，太阳能电池板输出功率随温度的升高会有一定程度的下降，为此对太阳能电池板进行散热是十分必要的，可以采取一定的被动散热装置使电池板的温度降低，使其光电转换效率得到提高。[3]
另一方面，这光电转换效率是由光向电的转换过程，那显而易见地，光学损失将会对转换效率产生直接的影响。其中包括有：由于光照射到电池板上，在正反两面发生的反射、折射等现象，或者能量小于或大于半导体的禁带宽度的光子未被吸收，以及电极、栅线等的阻隔。[4]
另外，太阳入射角度影响到入射强度，那必然也影响到发电量。所以市场上也出现有太阳跟踪系统，通过自动调节组件角度去跟踪太阳的直射方向，以尽量延长直射时间，提高发电量。但太阳跟踪系统需要增加前期投入和运作维护费用，所以需要通过综合评估，择优取用。
三、提高系统效率，增加发电收益
综合上述分析，选用转换效率高的逆变器、各连接线缆、汇流箱、保护器和并网变压器等，固然能提高整个系统的效率。但我们也了解到了，要提高这些方面的转换效率已经不太容易了。所以我侧重想说的是，如何提供电池组件的光电转换效率。
在多年的太阳能光伏电站建造监理和电站验收中发现，这电池组件的光电转换效率才是影响整个系统效率的重中之重。正如前面说的，光学损失将会对转换效率产生直接的影响。现场发现，由于环境等因素，组件表面很容易会堆积灰尘、树叶杂物和积雪，这都会大大地影响转换效率。实验证明对带有旁路二极管的串联组件在被部分遮挡的情况下，无法确保系统工作在最大的峰值上。[5]其输出功率远远小于没遮挡的，所以及时的清理维护是必须的。
除了上述后期使用中的杂物遮挡外，其实有一些电站，在设计前期就忽略了树木建筑等的阴影遮挡。所以现在我们电站验收也增加了阴影分析的项目，使用阴影分析仪进行测量，通过分析就能知道测量点在一整年里是否有被阴影遮挡；如果有遮挡，那遮挡率有多少，都可以测量出来。通过阴影实地分析，将为电站建造提供有力数据，尽量减少阴影，才能提高系统效率，增加发电收益。
其次，电站选址也是非常重要的，有些地方风沙很多或者污染很严重，组件很容易就脏掉，这必然大大增加后续维护清洁的运营成本。或者有些选址，周边有很多建筑障碍物体，造成大面积阴影无法避免。这些在选址时都是需要充分考虑的。
以上都是这些年来从事太阳能光伏电站建造监理和电站验收所得到的信息，感谢公司领导给予这个学习实践的机会，感谢工作过程中资深同事的讲解和现场电站客户的沟通学习。希望通过交流分析，互相促进。在这能源短缺的时代，希望我国的光伏事业能尽快发展起来，尽快达到国际先进水平，为国际环保事业贡献力量。
参考文献：
[1] 孔娟；太阳能光伏发电系统的研究[D]；青岛大学；2006年
[2] NB-T 32004-2013；光伏发电并网逆变器技术规范[S]
[3] 孙振路；利用太阳能电池板的效率问题探讨[J]；中国科技信息；2009年；第9期
[4] 易磊华；影响太阳电池光电转换效率的因素及提高太阳电池效率的主要措施[D]；电子与电气工程学院；2011年
[5] 翟载腾；被部分遮挡的串联光伏组件输出特性[J]；中国科学技术大学学报；第39卷第4期，2009年4月；