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四、几个比较常见的光伏系统概念
1、太阳常数:在地球大气层的上界,由于太阳光线不受大气层的影响,太阳辐射能有一个比较恒定的数值,这个数值就叫太阳常数。它表明了地球在单位时间内与单位面积上能够接受多少太阳能。具体定义:在地球大气层上界、垂直于太阳光线的平面上,每平方米每分钟接受的太阳太阳总辐射能为1367±7W/m2,这个数值就是太阳常数。
2、大气质量:通常把太阳处于90°高度时,光线穿过大气层的路程,称为1个大气质量。大气质量越大,太阳光线经过大气的路程就越长,太阳光线的衰减就越多,光照强度也就越弱,到达地面的辐射能量也就越小。
所以说,太阳辐射能是由低纬度向高惟纬度逐渐减弱的。如图所示。显然,光线穿过大气层的路程A段最短,D段最长。国际上通行的标准的太阳能电池测试条件是:阳光普照度为1000W/m2,大气质量AM=1.5,环境温度25℃。参照上图,A段区域的大气质量AM=1,那么AM1.5应在B段区域或C段区域。
1、开路电压Voc、短路电流Isc太阳能电池组件在光照下便可发电,使光电池正负极间开路,测得的电压值就叫开路电压Voc;测量方法:用高内阻电压表表笔跨接在光组件正负极间即可。开路电压是在电池与负载回路开路(负载电流为零)的情况下的重要指标。若使光电池正负极间短路,测得的电流值就是短路电流Isc,测量方法:用低内阻电流表表笔跨接在光组件正负极间即可。短路电流是在电池与负载回路中负载被短路(负载电压为零)的情况下的重要指标。
2、填充因子FF填充因子也是衡量太阳能电池性能的一项重要指标。它表明了太阳能电池的“出力”效率。“出力”也是光伏技术中经常使用的专业术语,意思就是太阳能电池的发电能力。一般有两种说法,当谈到光生电流的大小时,常说成是太阳能电池的“电流出力”大小;当谈到光伏电压大小时,口语中常说成“电压出力”大小。
开路电压Voc、短路电流Isc都是光电池的极限值,当光电池接入系统也即接入负载(一般都是待充电的蓄电池组)后,Voc及Isc是不存在的。但是理论分析和测试分析上Voc及Isc是两个很重要的参数。上图中曲线上总能找到一点最大功率输出点Pm,使得I×V最大,见上图中阴影面积(在伏安特性曲线中,面积等效于功率)。Pmax称为峰值功率,效率FF就称为填充因子,见上图右边数学模型。一般,在标准测试条件(STC)下,峰值功率Pmax点上填充因子FF=0.75;这个结论是很多实践证实了的,所以可以根据开路电压、短路电流来估算光电池组件的峰值功率。5、各地区平均峰值日照时数峰值日照时数是指一天中太阳光辐射到具有一定安装角度的平面上的有效
时间段,也即一天中,太阳能电池板可获得的太阳辐射能量的有效时间段。这个数值一般为3~6个小时左右。这个日照时数非常之重要,是光伏系统设计中太阳能电池容量配置设计中必须用到的一个参数,这个参数可以在公开或半公开的技术资料中查得到,可以直接拿来用。如济南地区平均日照时数为4.443,安装一套峰值功率为1000Wp的太阳能电池组件,平均日发电量(千瓦时KWH,即电度表中“度”的单位)就可以知道了:为4.443度。
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