光伏输出特性影响因素优化分析

本节以某额定功率为100kWp光伏并网电站为例，分别从日类型、光照强度以及温度三个因素分别分析其对光伏系统输出特性的影响程度。数据采用某年8月的直流侧输出功率，并忽略夜间出力为零的时段，即数据段为早08∶00至晚20∶00，采样时间间隔为10min。

1.日类型对输出功率的影响

根据气象特点对日类型进行分类，如晴天、多云、阴天、雨天。同一光伏电站，日类型不同时，光伏输出功率差距很大。如图3-8所示，对比两个连续但日类型不同的典型日发电曲线可知，每条曲线都存在“多峰多谷”，波动幅度也存在很大差异，无规律性可言。整体来看，典型日的日发电功率都是从上午8点开始呈上升趋势，在13点到16点之间的某些时刻达到峰值，然后开始下降，到20点达到低谷。12∶00到16∶00之间出力水平最高，但同时功率的波动性和随机性比其他任何时间段都显著，有些时刻功率突然下降至接近0，有些时刻上升达到额定功率值100kW。图3-9为不连续的三个典型日在相同日类型下的发电功率曲线。从图中可以看出，虽然日输出功率幅值不同，但发电曲线的变化规律相似。

图3-8 不同日类型发电功率曲线

2.太阳辐射强度对输出功率的影响

太阳辐射强度指在单位时间内，垂直投射在地球某一单位面积上的太阳辐射能量。从物理意义上来说，太阳的辐射是导致太阳电池产生伏特效应的直接影响因素，辐射强度的大小直接影响太阳电池的出力。

图3-9 相同日类型发电功率曲线

图3-10为该光伏电站实测的日输出功率与辐射强度的对照曲线。从图中可以看出，太阳辐射强度曲线和光伏发电功率曲线的变化趋势基本一致，发电功率会随辐射强度的波动同时刻出现波动。从图3-10中还可以读出该日输出功率最大值出现在14∶30，对应的辐射强度为1145W/m²，输出功率达到97.2kW。同时，对应辐射强度的较大波动，在10min的采样间隔内，光伏电站直流侧输出功率最大波动幅度可达92.6kW（13∶10～13∶20的功率波动），约为最大输出功率的90%。

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图3-10 日发电功率与太阳辐射强度对照曲线

由于太阳辐射强度对光伏发电有直接影响，因此可被用作光伏发电预测的重要技术指标。输出功率随辐射强度的变化曲线如图3-11所示，辐射强度越大，输出功率越大。

图3-11 发电功率随太阳辐射强度变化关系

3.温度对输出功率的影响

大气温度的变化会对光伏发电系统发电功率产生一定影响。历史发电功率数据映射出发电功率曲线形状与太阳辐射强度曲线相似，而相同日类型情况下，气温变化将会对映射曲线高度产生细微变化。图3-12为光伏电站实测的日输出功率与大气温度的对照图。气温曲线的峰谷基本上对应着发电功率的峰谷，在相同日类型的情况下，日平均温度越高，发电功率越大。图3-13给出了光伏组件温度的日变化曲线。从图中可看出光伏组件温度从有功率发出开始一直爬升，直到19：00后发出功率快速减小至0，与此同时组件温度也不再上升，快速下降。

图3-12 日输出功率与大气温度对照曲线

图3-13 大气温度和光伏组件温度对照曲线