光伏太阳能电池部分遮蔽下电力损耗研究与优化策略

本文探讨了"电力损耗在部分遮蔽条件下工作的光伏太阳能电池中的表现"这一主题，发表于《电力与能源工程杂志》(Journal of Power and Energy Engineering) 2017年第五期，19-33页。该研究的目的是深入理解光伏发电机在遇到部分阴影时的效率损失情况，这是太阳能发电领域的重要问题，因为阴影可能导致电力产量显著下降。 研究采用两种方法来评估这些损失：数学建模和Simulink物理模型。数学建模提供了理论基础，通过精确的数学公式和假设来模拟光伏电池在不同遮蔽程度下的行为，从而计算出功率损耗随阴影覆盖率变化的趋势。这种方法能够揭示损失的内在机理和规律。 另一方面，Simulink的物理模型则是一种基于实际硬件和仿真软件的实验方法。通过创建一个包含光伏电池、旁路二极管等组件的模型，研究人员可以在虚拟环境中模拟真实环境中的部分阴影条件，观察和测量系统的实时响应。这种方法更注重实验数据的收集和分析，可以验证理论模型的准确性。 研究发现，当光伏发电机在部分阴影下运行时，电力损耗显著增加，特别是随着遮光百分比的提高。然而，当系统配备了理想的旁路二极管并与模块并联时，损失会达到一个极限值，这个极限值在遮光百分比达到一定程度后保持稳定。这意味着，在理想条件下，旁路二极管有助于保护太阳能电池组免受过度损失，确保在部分阴影下仍能保持较高的功率输出。 然而，如果旁路二极管性能不佳，这个极限值将不存在，且实际损失可能会继续随遮光增加而增长，反映了现实世界中元件性能对系统效率的影响。因此，优化旁路二极管的设计和性能对于降低光伏太阳能电池在部分遮蔽条件下的电力损耗至关重要。 这项研究不仅提供了关于光伏系统在部分阴影条件下电力损耗的定量分析，也为改进太阳能电池组设计和优化操作策略提供了有价值的数据支持。通过结合数学模型和Simulink模拟，研究人员得以深入理解这一复杂问题，并为太阳能电力行业的实践者提供了解决类似挑战的实用工具和技术路线。