组件遮挡实验
光伏组件布局对发电效率的影响及优化分析
光伏组件布局对发电效率的影响及优化分析摘要：本论文研究了光伏组件布局对太阳能发电效率的影响，并进行了优化分析。
通过对不同布局方式的光伏组件进行实验和模拟，研究了组件之间的间距、角度、朝向等参数对发电效率的影响。
结果显示，合理的组件布局可以显著提高太阳能发电系统的效率。
优化布局使得光伏组件能够更好地捕获太阳辐射，减少阴影遮挡和光能损失。
本研究为光伏电站的设计和建设提供了有益的指导和参考。
关键词：光伏组件布局；太阳能发电效率；优化分析；太阳能捕获；光能损失引言：随着对可再生能源的需求日益增长，太阳能发电作为一种清洁、无污染的能源逐渐受到广泛关注。
然而，光伏发电系统的效率直接影响其经济可行性和实际应用价值。
因此，对光伏组件布局对发电效率的影响进行深入研究和优化分析变得尤为重要。
本论文旨在探究不同布局方式对太阳能发电效率的影响，并通过实验和模拟为光伏电站的设计提供有益的指导和参考。
我们相信，通过合理的布局优化，将能够进一步提高光伏发电系统的性能，推动可再生能源的可持续发展。
一、光伏组件布局对太阳能发电效率的影响随着全球对清洁能源的需求日益增加，太阳能发电作为一种环保、可再生的能源形式，受到了越来越多的重视。
光伏组件作为太阳能发电系统的核心部分，其布局方式对整个系统的发电效率有着重要影响。
在光伏电站的设计和建设过程中，合理的组件布局可以最大限度地利用太阳能资源，提高光能转换效率，降低能源成本，增加发电量。
1、光伏组件的布局涉及到多个因素，包括组件之间的间距、角度、朝向等。
首先，适当的组件间距可以减少阴影遮挡，避免不必要的能量损失。
合理的间距设计可以确保光伏组件之间不会互相遮挡，从而充分利用太阳辐射，使每个组件都能发挥最大发电能力。
其次，组件布置的角度和朝向对太阳能的捕获和利用效率也有重要影响。
根据所在地的纬度、季节和太阳高度角等因素，调整光伏组件的倾斜角度和朝向，可以最大程度地使组件正对着太阳，从而最大限度地吸收太阳辐射，提高发电效率。
太阳能组件的旁路二极管导通实验研究
太阳能组件的旁路二极管导通实验研究朱华;肖奇峰;安超【摘要】研究太阳能组件热斑现象与旁路二极管导通关系,对提高电站性能与安全至关重要.文章介绍了热斑现象及原理,并通过对组件单个电池和多个电池片不同面积的遮挡实验,分析总结了旁路二极管在热斑条件下的导通情况.【期刊名称】《常州工学院学报》【年(卷),期】2014(027)004【总页数】4页(P33-36)【关键词】太阳能组件;旁路二极管;热斑;电池串【作者】朱华;肖奇峰;安超【作者单位】苏州UL美华认证有限公司,江苏苏州215122;苏州UL美华认证有限公司,江苏苏州215122;苏州UL美华认证有限公司,江苏苏州215122【正文语种】中文【中图分类】TM914.40 引言当煤炭、石油等不可再生能源频频告急，传统的燃料能源正在日益减少，对环境造成的危害也日益突出，能源问题已成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。
越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。
太阳能电池具有质量轻、使用安全、不污染环境、工作时不产生热量等优点，是一种电压稳定性良好的纯直流电源。
其产品主要分为晶体硅电池、薄膜电池两类，如图1所示。
太阳能发电是指无需通过加热过程直接将光能转变为电能的发电方式，它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。
随着国际油价居高不下，太阳能电池产业已成为近几年最火产业。
2014年5月22日，中国国家能源局发布消息称，2014年全年光伏发电新增备案总规模1.4×107kW，其中分布式8×106kW，光伏电站6×106kW，这意味着今年我国光伏发电装机量同比增长近24%。
随着太阳能电池的广泛应用，一些影响电池寿命的因素不得不引起人们的重视，热斑效应就是其中之一，因此，对太阳能电池的热斑效应实验研究具有极其重要意义。
热斑
热斑效应在一定条件下，一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件，将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量。
被遮蔽的太阳电池组件此时会发热，这就是热斑效应。
这种效应能严重的破坏太阳电池。
有光照的太阳电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗。
为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏，最好在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。
孤岛效应：太阳能发电系统与市电系统并联供电时，当市电发生故障系统未能及时检知并切离市电系统，而产生独立供电现象。
一旦发生孤岛运转现象时，会造成人员受伤与设备之损坏，故系统设计须具备该效应侦测保护功能。
改善的方法就是采用“反孤岛检测”。
太阳电池组件热斑效应介绍及检测方法：太阳电池组件通常安装在地域开阔、阳光充足的地带。
在长期使用中难免落上飞鸟、尘土、落叶等遮挡物，这些遮挡物在太阳电池组件上就形成了阴影，在大型太阳电池组件方针中行间距不适合也能互相形成阴影。
由于局部阴影的存在，太阳电池组件中某些电池单片的电流、电压发生了变化。
其结果使太阳电池组件局部电流与电压之积增大，从而在这些电池组件上产生了局部温升。
太阳电池组件中某些电池单片本身缺陷也可能使组件在工作时局部发热，这种现象叫“热斑效应”。
在实际使用太阳电池中，若热斑效应产生的温度超过了一定极限将会使电池组件上的焊点熔化并毁坏栅线，从而导致整个太阳电池组件的报废。
据国外权威统计，热斑效应使太阳电池组件的实际使用寿命至少减少10%。
热斑现象是不可避免的，尽管太阳电池组件安装时都要考虑阴影的影响，并加配保护装置以减少热斑的影响。
为表明太阳电池能够在规定的条件下长期使用，需通过合理的时间和过程对太阳电池组件进行检测，确定其承受热斑加热效应的能力。
确定太阳电池组件承受热斑加热能力的检测试验叫“热斑耐久试验”。
热斑耐久试验过程需严格遵循国际标准IEC 61215-2005，试验内容大致如下：1. 装置(1)辐照源1，稳态太阳模拟器或自然光，辐照度不低于700W/m2，不均匀度不超过±2%，瞬时不稳定度在±5%以内。
210970783_基于风洞试验光伏组件体型系数及遮挡效应研究
- 84 -工 程 技 术0 引言随着光伏电站规模的不断扩大，光伏板被风吹毁时有发生，特别是对安装在屋顶上的分布式光伏电站，其安全性尤为重要。
风荷载是反映结构性能和安全的重要指标，合理的风荷载取值对光伏电站的安全和降低工程造价具有重要的意义。
GB 50797—2012《光伏发电站设计规范》[1]或NB/T 10115—2018《光伏支架结构设计规程》[2]给出的体型系数取值主要针对地面的光伏组件，并未考虑屋顶女儿墙对分布式光伏组件遮挡效应的影响，使风荷载取值过于保守。
国内学者对光伏组件风荷载体型系数进行了一定的研究。
宫博等[3-4]通过风洞试验对单片光伏板的风压系数及体型系数进行研究，并采用频域方法计算光伏板的风振位移响应；李伟等[5]利用fluent 计算平台，模拟了各种风向角工况下光伏阵列的风荷载分布规律。
高亮等[6]通过组件倾角、高度、间距等因素对光伏板风荷载体型系数进行研究，推导出风荷载计算公式。
楼文娟[7]通过风洞试验和数值模拟对超大型光伏阵列风荷载进行研究，对各区域的体型系数取值提出建议。
现有文献及规范对光伏组件风荷载特性研究主要聚焦在地面上安装的光伏发电系统，对安装在屋顶上的光伏阵列风荷载体型系数取值仍不明确。
该文以三行十八列的光伏阵列为研究对象，通过有无女儿墙和最不利风向角多种工况，对光伏阵列风荷载体型系数和遮挡效应进行分析。
通过研究太阳能光伏组件单元体型系数随位置的变化规律，为光伏支架和基础设计提供参考。
1 风洞试验介绍1.1 试验模型及工况在浙江大学ZD-1风洞实验室开展光伏组件风洞试验，该风洞是一座单回流闭口立式钢结构和混凝土结构相结合的混合结构单试验段边界层风洞。
试验风场类别为A 类风场，试验风为8 m/s。
每块光伏组件正反两面对应布置5×4的风压测点，双面共计40个测点。
风洞试验模型如图1所示。
风洞试验采集仪的采样频率为312.5 Hz，每个测点采样样本总长为31 250个数据（约为100 s），采样时间间隔约为3.2 ms。
天合组件实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在对天合光能210R至尊580W系列光伏组件的性能进行评估，包括其功率输出、效率、耐久性以及在不同环境条件下的表现。
通过实验数据，验证该系列组件在光伏发电领域的应用潜力和优势。
二、实验材料与设备1. 实验材料：- 天合光能210R至尊580W系列光伏组件- 测试架- 阴影遮光板- 温度计- 湿度计- 数据采集器2. 实验设备：- 光伏组件测试仪- 恒温恒湿箱- 风机- 蓄电池- 负载电阻三、实验方法1. 功率输出测试：- 将光伏组件安装在测试架上，确保其水平并垂直于地面。
- 使用光伏组件测试仪对组件进行功率输出测试，记录在标准光照条件（AM1.5G，1000W/m²）下的功率输出。
- 改变光照强度，记录不同光照条件下的功率输出。
2. 效率测试：- 测试组件在标准光照条件下的效率，包括开路电压、短路电流、最大功率点电压和电流。
- 通过公式计算组件的效率。
3. 耐久性测试：- 将组件置于恒温恒湿箱中，模拟不同温度和湿度条件，观察组件性能变化。
- 使用风机模拟不同风速条件，观察组件性能变化。
4. 电池特性测试：- 将组件与蓄电池连接，测试其在不同负载下的电压和电流输出。
- 记录电池放电曲线，分析电池特性。
四、实验结果与分析1. 功率输出测试：- 在标准光照条件下，组件最大功率输出为580W，符合产品规格。
- 随着光照强度的增加，组件功率输出随之增加，符合光伏组件的基本特性。
2. 效率测试：- 在标准光照条件下，组件效率为22.5%，略高于产品规格。
- 在不同光照条件下，组件效率有所下降，但仍保持在21%以上。
3. 耐久性测试：- 在高温和湿度条件下，组件性能略有下降，但在恢复到标准环境后，性能恢复至正常水平。
- 在模拟风速条件下，组件性能基本稳定，未出现明显下降。
4. 电池特性测试：- 在不同负载下，组件电压和电流输出稳定，电池放电曲线平滑。
- 组件与蓄电池连接后，电池放电性能良好。
光伏组件失效模式介绍
前言
光伏组件介绍-结构及物料
光伏组件可以分为晶体硅光伏组件及薄膜组件，本文主要进行晶体硅光伏组件常见的失效 模式分析。 光 伏 组 件 三 明 治 结 构
序号 1 2 3 物料名称 玻璃 EVA 电池片 特性 高太阳能透过比、低吸收比、低反射比和高强度 耐紫外辐射、耐碱、抗老化、低透水汽率 高透明，柔软，坚韧度及黏连性 耐紫外辐射、抗老化，低透水汽率，低热阻 高光电转化效率，较高的弱光性 较高的耐候行 耐紫外辐射、抗老化，低透水汽率，低热阻 高耐候性，高阻燃，低电阻 高机械强度， 高机械强度，高耐候行 较低的密度 高抗拉强度，延伸率及可焊接性 低电阻率 作用 保证电池片较高的转换效率 保护组件免受外界环境损害，保证寿命 保证电池片较高的转换效率 保护组件免受外界环境损害，保证寿命 光电转换
失效影响：
1.组件电性能降低，输出降低 2.易产生热斑效应 3.闪电纹产生，影响外观
材料和设计： 1.铝合金力学结构强度设计优化 2.玻璃弯曲度监控优化 3.改进硅片质量，降低硅片TTV，避免使用线痕片等B级硅片 4.使用低翘曲度电池片。 制程控制： 1.优化焊接工艺及焊带选择，降低翘曲度及焊接应力 2.提升产线自动化水平，减少搬运周转隐裂 安装运输管控 1.优化包装运输方式，减少运输隐裂 2.安装施工人员培训，避免保利安装
背板失效原因：
失效影响：
1.变色导致透光性下降， 组件功率下降 2.影响组件外观
1.新供应商导入的评审及稽核 2.工程变更管控（新材料，机台的 导入，工艺参数的变更等） 3.原材料进料检验（剥离强度,交 联度等） 失效影响： 4.车间层压等工序工艺监控（层压 1.水汽隔离性能下降，焊带、 温度及均匀度，真空度，层压时间） 电池片腐蚀 5.材料的可靠性试验（ “双85”， 2.绝缘性能下降 耐紫外试验等，参照IEC61215） 3.组件功率轻微下降 6.安装环境与物料匹配性 4. 影响组件外观 1.EVA对紫外线截止失效 2.EVA中紫外吸收剂分解， 加速紫外敏感背板变色 3.背板是紫外敏感材料
光伏电站的精细化运维：低效单元的分析和治理
光伏电站的精细化运维：低效单元的分析和治理由于光伏电站组件和组串数量庞⼤，电站在实际运⾏过程中，由于组件本⾝质量问题、恶劣环境影响、前期设计施⼯缺陷等因素，各个组串逆变器或汇流箱发电单元不可避免会存在低效发电的现象，低效发电单元的查找、分析和解决对于电站的发电量提升具有⾮常重要的意义，为了推动⾏业内光伏电站运维⼈员对低效单元的关注，本⽂主要思想是基于O2O运维理念，引导运维⼈员有效利⽤集中监控系统进⾏线上分析和线下诊断，能够开展低效单元的查找和分析处理⼯作。
低效发电单元特征和排查思路■低效发电单元：由某组串的组件固定属性决定的，即某组串存在低效组件或存在低功率混装组件后，该组串对应的逆变器连续若⼲天的发电量或发电⼩时数同正常组串相⽐较会⼀直偏低，⼀般不会存在忽⾼忽低的现象。
■组串低效运⾏：环境因素、施⼯因素、设计因素、朝向问题、电⽹限电、其他等。
在查找低效组串之前，运维⼈员需对电站基本情况⾮常熟悉，如电站装机容量、逆变器型号、逆变器的接⼊组串数量、每⼀串的组件数量、组件规格等。
对于使⽤组串式逆变器的电站，需先对该所有逆变器进⾏分析，查找低效逆变器发电单元。
为快速定位低效单元，这⾥以组串式逆变器或直流汇流箱作为⼀个初步排查单元，再通过现场核实或其他诊断⽅法，锁定到某个组串⽀路或组件。
当然，该思路也适⽤于使⽤汇流箱的集中式电站，以下的思路和⽅法不⼀定要照搬，在现场巡检也可以根据⾃⼰的经验来判断，虽然查找的过程因⼈⽽异，采取不同的⽅法⽽得到相同的结果也是认可的。
通过数据分析和现场勘查来分析逆变器低效发电的简单思路：1)第⼀步：利⽤后台分析各个逆变器的容量是否和实际容量⼀致，对于不⼀致的情况需要重新进⾏配置，导出各个逆变器近⼀个⽉左右的的⽇有效发电⼩时数数据(需要根据实际的逆变器⽅阵容量进⾏计算，以防错误的结果带来误判，这⼀点⾮常重要，每个电站都应编制组串容量信息表，即组串逆变器编号、接⼊组串数量，组件串联数、组件功率等级等，⼀定要和现场⼀⼀核实)，判断存在低效的逆变器，原始数据需保存。
光伏组件积尘状态的检测技术综述
DOI: 10.19911/j.1003-0417.tyn20221111.03
太 阳 能
SOLAR ENERGY
文章编号：1003-0417(2024)01-63-07
No.1 Total No.357 Jan., 2024
光伏组件积尘状态的检测技术综述
预测。不同的积尘状态会造成不同的遮挡损失，对光伏电站的光伏组件积尘状态检测技术进行了综述与分析，
将积尘检测方法分为适用于实验计算的理论公式模型预测、能够实时进行的 I-V 曲线检测和计算机视觉检测，
对 3 种检测方法在应用上的问题进行了分析，并对光伏组件积尘状态检测技术未来的发展提出了建议。 关键词：光伏组件；积尘状态；计算机视觉；目标检测
基于检测应用的技术的不同，划分为 3 种检
测方法：1) 理论公式模型预测，该方法实现了干燥 状态下积尘状态预测，并结合环境条件与光伏组件 特性等因素对模型进行了改进与完善，提高了预测 准确性。2) 根据光伏发电系统的 I-V 曲线反映系统 运行状态的检测方法，其是目前主流的检测方法， 可对积尘状态进行判断 [7]。3) 随着图像识别技术的 进一步发展，以图像为主要数据源，以深度学习为 数据分析和检测方法的计算机视觉积尘检测自动化 的概念已经成为积尘状态检测重要的研究方向。
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技术应用
太阳能
2024 年
其分为 3 类：1) 来自空气中的小颗粒飘尘 ( 直径 小于 5 μm)；2) 包含粉尘沉积物的中等颗粒 ( 直 径为 20～40 μm)；3) 由车辆、人和牲畜产生的 大颗粒粉尘 ( 直径大于 70 μm)。固体颗粒或液滴 在重力与流体流动力等其他力的作用下在光伏组 件表面积聚 [9-10]。干燥状态下积尘密度随着时间 逐渐增加，而空气中的水分会使积尘变得潮湿， 一定条件下形成吸附能力更强的沉积物 ， [11] 降 低到达光伏组件表面的太阳辐射量。
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根据了解，目前竖向布置的电站会更多一些。
主要原因是，竖向布置安装方便，横向布置时，最上面的一块安装比较费劲！这就影响了施工进度。
经过与业内的多位专家探讨之后，发现一横、一竖，对发电量的影响太大了！逐步说明这个问题。
1、前后遮挡造成电站电量损失
在电站设计过程中，阵列间距是非常重要的一个参数。
由于土地面积的限制，阵列间距一般只考虑冬至日6个小时不遮挡。
然而，6小时之外，太阳能辐照度仍是足以发电的。
从本人获得的光伏电站的实测数据来看，大部分电站冬至日的发电时间在7小时以上，在西部甚至可以达到9个小时。
（一个简单的判别方法，日照时数是辐射强度≥120W/m2的时间长度，而辐射强度≥50W/m2时，逆变器就可以向电网供电。
因此，当12月份的日照时数在6h以上时，发电时间肯定大于6h。
）
结论1：我们为了减少占地面，在早晚前后光伏方阵必然会有遮挡，造成发电量损失。
2、光伏组件都有旁路二极管
热斑效应：一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件，将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量，被遮蔽的太阳电池组件此时会发热，这就是热斑效应。
这种效应能严重的破坏太阳电池。
有光照的太阳电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗。
为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏，最好在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。
因此，旁路二极管的作用就是：当电池片出现热斑效应不能发电时，起旁路作用，让其它电池片所产生的电流从二极管流出，使太阳能发电系统继续发电，不会因为某一片电池片出现问题而产生发电电路不通的情况。
上一张60片的光伏组件的电路结构图。
图3光伏组件的电路结构图
结论2：光伏组件式需要旁路二极管的。
3、二极管在纵向遮挡和横向遮挡时的作用
图4纵向布置时被遮挡的图
图5横向布置时被遮挡的图
当组件纵向排布时，阴影会同时遮挡3个电池串，3个二极管若全部正向导通，则组件没有功率输出，3个二极管若没有全部正向导通，则组件产生的功率会全部被遮挡电池消耗，组件也没有功率输出。
当组件横向排布时，阴影只遮挡1个电池串，被遮挡电池串对应的旁路二极管会承受正压而导通，这时被遮挡电池串产生的功率全部被遮挡电池消耗，同时二极管正向导通，可以避免被遮挡电池消耗未被遮挡电池串产生的功率，另外2个电池串可以正常输出功率。
结论3：纵向遮挡，3串都受影响，3串的输出功率都降低；横向遮挡，只有1串受影响，另外2串正常工作。
标准测试条件（即温度25℃，光谱分布AM1.5，辐照强度是1000W/m2，）下，未遮挡、纵向遮挡、横向遮挡的输出功率图：
图6 组件未被遮挡时的输出功率
图7纵向遮挡（图4遮挡方式）时组件的输出功率
图8 横向遮挡（图5遮挡方式）时组件的输出功率
从图中可以看到，组件横向遮挡电池片时，组件的输出功率约为正常输出功率的2/3，说明二极管导通，起到保护作用，组件纵向遮挡电池片时，组件几乎没有功率输出，测试结果与理论一致。
结论4：在光伏电站中组件采用横向排布，可以减少阴影遮挡造成的发电量损失。
为了更好的说明这一问题，借用网友“李京大明”的一组实验实测的数据来说明。
采用了下面7种不同的遮挡方式。
这7种遮挡方式中，方案2和方案6、方案3和方案7的遮挡量基本相同。
那他们的输出功率呢？看下表。
方式
可以看出，方案6的输出功率远大于方案2，方案7的输出功率远大于方案3。
纵向安装阴影遮挡后，二极管全部导通，在这种情况下，组件的电流是很低，小于1A；横向安装阴影遮挡后，仅有一个二极管导通，其余两个是正常的，所以功率降低不大。
总结论：在早晚遮挡是不可避免的，横向布置发电量会比竖向布置高很多！安装费毕竟是小头，发电量好效益才好！所以，尤其是山地电站，尽量采用横向布置吧！。