1.2.3 其他气象因素
1.温度
太阳能电池的工作温度是由环境温度、封装电池组件特性、照射在组件上的日照强度以及风速等因素决定的。当风速一定时,随着照射强度的渐增,电池温度与环境温度的差值增大。硅太阳能电池输出功率随温度的升高而降低,温度每升高1℃,太阳能电池的峰值功率损失率为0.35%~0.45%,太阳能蓄电池的性能也随温度的升高而严重下降。
选址时应该尽量选择低气温地区,通常选择地表空旷,时常有气流流动的地方,尤其是中午太阳照射强度大的时候必须确保尽可能多的空气流经组件的背面,这样可以增加电池组件与空气的对流传输,防止组件温度过高。图1-6所示为温度对光伏发电影响曲线。
图1-6 温度对光伏发电影响
2.风向、风速
风对太阳能电站的影响,主要体现在对组件温度、物理损坏和磨蚀及降尘的影响。光伏电池工作温度对风速、风向非常敏感。因为太阳能光伏组件在北半球基本都朝南方向架设,所以最佳的风向是东西向。这样气流可以顺着太阳能组件陈列的巷道通过,对阵列构架的物理损坏比较小,且能够使气流顺利流通,起到降低温度的作用。
3.降尘及沙尘暴
降尘对太阳能光伏发电影响很大。飘浮在空中的沙尘会使到达地面的太阳辐射量减少。沉积在太阳能电池表面的沙尘对电池性能的影响很大。附着在光伏电池上的沙尘会反射部分到达电池的太阳辐射,降低电池的转化率,还会引起跟光装置失效。
降尘对电池开路电流、最大输出功率、填充因子都有不良影响。细颗粒尘埃对电池性能降低程度比粗颗粒尘埃大很多。尘埃沉积在太阳能电池上的量越多,电池的性能降低越多,而且不同类型的尘埃对电池的影响也不同。
尘埃沉积量随风速增加而增加,而沙尘暴对电站的影响就更大了,不仅会产生大量的降尘,还会对太阳能电池板产生磨蚀,对电池板物理损坏非常严重,还会对其他太阳能组件产生物理损坏。在选址时,应调查当地浮尘、扬沙和沙尘暴等天气情况及年降尘量,选择降尘危害较小的地区。
4.阴影
太阳能电池的阴影是由周围物体(树木、电线杆、建筑物)投射到电池平板上的,飞鸟粪便和树叶等因素也会产生阴影。研究发现,光伏电池组件输出功率减小的原因很多,但最重要的是最高功率不匹配和阴影作用。如果一个光伏组件部分被物体挡住,那么阳光被挡住的这些电池就会异于无阴影的电池。在电池串中,阴影电池减少了通过正常电池的电流,往往导致正常电池产生较高的电压,使阴影电池反偏运行。
能量在阴影电池上的消耗导致电池PN结局部击穿。在很小的区域会产生很大的能量消耗,导致局部过热,或者称为“热点”,这会对组件产生破坏性结果。研究还发现,一个单独太阳能电池被完全处于阴影作用下,输出功率减少30%,电量的损失是由组件完全被阴影阻挡的面积决定的,而不是被阻挡电池的个数决定的。
故在选址时,应避免光伏电站周围有高大建筑物、树木、电线杆等遮蔽物;如果附近经常有鸟类活动,也应设置驱赶鸟群的装置;还需保持地面干净,避免地面杂物被风吹上电池板。