本文根據(jù)光伏工作原理建立光伏電池模型,結(jié)合ADEL A. Hegazy的擬合曲線, 建立光伏組件表面積灰對光伏組件輻照度影響模型,仿真分析在不同積灰濃度ω 下光伏組件的輸出性能, 并結(jié)合某研究院30 kW 光伏工程進行實例研究, 擬得到該光伏工程的清潔周期與清潔方法。
1 太陽能光伏電池模型
光伏電池是利用某些材料受到光照時而產(chǎn)生的光伏效應,將太陽能轉(zhuǎn)化成電能的器件。光伏電池的等效電路如圖1所示。
圖1 光伏電池等效電路
圖1 中Iph 為光生電流; Id 為二極管結(jié)電流;Cj為結(jié)電容; Rsh 為并聯(lián)電阻( 阻值較大, 數(shù)量級為103Ω);Rs為串聯(lián)電阻(阻值較小,小于1 Ω) 。
根據(jù)電路原理和SHOCKLOY 的擴散理論可得光伏電池的I-V 方程:
式中:I0 為反向飽和電流(數(shù)量級為0.1 A);q為電子電荷(1.6×10-19C) ; n 為二極管因子(取值范圍1~5); k 為波爾茲曼常數(shù)(1.38×10-23 J/K);T 為絕對溫度。
2 光伏組件表面積灰對輸出性能影響仿真分析
根據(jù)ADEL A. Hegazy 等人得到的灰塵沉積和透光率降低的擬合公式:
式中: τ為積灰光伏組件的透光率; τclean為干凈光伏組件的透光率; erf(x)為高斯誤差函數(shù)。
圖2 不同積灰濃度下光伏組件的P-V 圖
由公式2可知,光伏陣列表面積灰越多,積灰光伏組件透光率越低,對光伏組件的輸出性能影響越大。設(shè)置積灰濃度從0逐步增加到4g/m2,仿真分析光伏組件的輸出性能如圖2所示。由圖2可知,隨著積灰濃度的增加,單體光伏組件最大功率點數(shù)值明顯下降,下降幅度分別為7.51%、13.27%、18.16%、22.24%。
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來源:電力學報作者:沈洲,袁曉冬,何禮光,楊偉
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