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光伏发电系统受哪些外界环境因素的影响(一)
光伏发电系统简介
光伏发电系统简介
光伏发电系统（PV System）是将太阳能转换成电能的发电系统，利用的是光生伏特效应。光伏发电系统分为独立太阳能光伏发电系统、并网太阳能光伏发电系统和分布式太阳能光伏发电系统。
它的主要部件是太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器。其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行，受到各国企业组织的青睐，具有广阔的发展前景。
据智研咨询统计：2012年全球光伏发电累计装机达到97GW,2012年全球新增装机30GW，中国新增装机占全球总量的16%以上 ，随着国家对清洁能源产业的大力扶持，我国光伏发电系统产业将迎来发展高峰期。
是指利用光伏电池的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统，包括光伏组件和配套部件(BOS)。
光伏发电系统技术背景
据预测，太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30%以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%以上;到2040年，可再生能源将占总能耗的50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上;到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80%以上，太阳能发电将占到60%以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。
在当今油、碳等能源短缺的现状下，各国都加紧了发展光伏的步伐。美国提出“太阳能先导计划”意在降低太阳能光伏发电的成本，使其2015年达到商业化竞争的水平;日本也提出了在2020年达到28GW的光伏发电总量;欧洲光伏协会提出了“setfor2020”规划，规划在2020年让光伏发电做到商业化竞争。在发展低碳经济的大背景下，各国政府对光伏发电的认可度逐渐提高。[1]
光伏发电系统系统形式
主要有三种：1.独立光伏发电系统（离网系统） 2.并网光伏发电系统 3.分布式光伏发电系统
独立光伏发电系统主要组成部分
1. 光伏阵列2. 光伏3. 蓄电池组4. 逆变器5. 监控系统6. 负载
并网光伏发电系统主要组成部分
1. 光伏阵列2. 并网逆变器3. 公共电网
4. 监控系统
分布式光伏发电系统主要组成部分 1. 光伏阵列2. 直流汇流箱3. 直流配电柜4. 并网逆变器5. 交流配电柜6. 负载
7. 公共电网8. 监控系统
独立太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电不与电网连接的发电方式，典型特征为需要用蓄电池来存储夜晚用电的
光伏发电系统
能量。独立太阳能光伏发电在民用范围内主要用于边远的乡村，如家庭系统、村级太阳能光伏电站；在工业范围内主要用于电讯、卫星广播电视、太阳能水泵，在具备风力发电和小水电的地区还可以组成混合发电系统，如风力发电/太阳能发电互补系统等。
并网太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电连接到国家电网的发电的方式，成为电网的补充，典型特征为不需要蓄电池。民用太阳能光伏发电多以家庭为单位，商业用途主要为企业、政府大楼、公共设施、安全设施、夜景美化景观照明系统等的供电，工业用途如太阳能农场。
分布式太阳能光伏发电又称分散式发电或分布式供能，是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统，以满足特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。其运行模式是在有太阳辐射的条件下，光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能，经过直流汇流箱集中送入直流配电柜，由并网逆变器逆变成交流电供给建筑自身负载，多余或不足的电力通过联接公共电网来调节。 光伏发电系统特点
与现有的主要发电方式相比较，光伏发电系统的特点有：工作点变化较快，这是由于光伏发电系统受光照、温度等外界环境因素的影响很大；输入侧的一次能源功率不能主动在技术范围内进行调控，只能被动跟踪当时光照条件下的最大功率点，争取实现发电系统的最大输出；光伏发电系统的输出为直流电，需要将直流电优质地逆变为工频交流才能带负荷。 光伏发电系统发电原理
太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。
光伏发电方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。
光伏发电系统设置原理
光伏发电系统的设计需要考虑的因素：
1、 光伏发电系统需要考虑安装的环境条件以及当地的日光辐射情况；
2、 考虑系统需要承受的负载总功率的大小；
3、 系统应设计的输出电压的大小以及考虑使用直流还是交流；
4、 系统每天需要工作的小时数；
5、 如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续工作的天数；
6、 系统设计，还需要了解负载的情况，电器是纯电阻性、电容性还是电感性，以及瞬间启动最大电流的流通量。
光伏发电系统系统组成
太阳能光伏发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）和太阳跟踪控制系统组成。如输出电源为交流220V或 110V，还需要配置逆变器。
光伏发电系统太阳能电池板
太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳
太阳能电池板
的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。 原材料特点：
电池片：采用高效率（16.5%以上）的单晶硅太阳能片封装，保证太阳能电池板发电功率充足。
玻璃： 采用低铁钢化绒面玻璃(又称为白玻璃)， 厚度3.2mm,在太阳电池光谱响应的波长范围内(320-1100nm)透光率达91%以上，对于大于1200 nm的红外光有较高的反射率。此玻璃同时能耐太阳紫外光线的辐射，透光率不下降。
EVA：采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂的厚度为0.78mm的优质EVA膜层作为太阳电池的密封剂和与玻璃、TPT之间的连接剂。具有较高的透光率和抗老化能力。
TPT：太阳电池的背面覆盖物—氟塑料膜为白色，对阳光起反射作用，因此对组件的效率略有提高，并因其具有较高的红外发射率，还可降低组件的工作温度，也有利于提高组件的效率。当然，此氟塑料膜首先具有太阳电池封装材料所要求的耐老化、耐腐蚀、不透气等基本要求。
边框：所采用的铝合金边框具有高强度，抗机械冲击能力强。
光伏发电系统太阳能控制器
太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。
主要特点：
太阳能控制器图
1、使用了单片机和专用软件，实现了智能控制；
2、利用蓄电池放电率特性修正的准确放电控制。放电终了电压是由放电率曲线修正的控制点，消除了单纯的电压控制过放的不准确性，符合蓄电池固有的特性，即不同的放电率具有不同的终了电压。
3、具有过充、过放、电子短路、过载保护、独特的防反接保护等全自动控制；以上保护均不损坏任何部件，不烧保险；
4、采用了串联式PWM充电主电路，使充电回路的电压损失较使用二极管的充电电路降低近一半，充电效率较非PWM高3%-6%，增加了用电时间；过放恢复的提升充电，正常的直充，浮充自动控制方式使系统由更长的使用寿命；同时具有高精度温度补偿；
5、直观的LED发光管指示当前蓄电池状态，让用户了解使用状况；
6、所有控制全部采用工业级芯片（仅对带I工业级控制器），能在寒冷、高温、潮湿环境运行自如。同时使用了晶振定时控制，定时控制精确。
7、取消了电位器调整控制设定点，而利用了E方存储器记录各工作控制点，使设置数字化，消除了因电位器震动偏位、温漂等使控制点出现误差降低准确性、可靠性的因素。 光伏发电系统蓄电池
一般分为铅酸电池和胶体电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。 光伏发电系统逆变器
在很多场合，都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、
光伏逆变器
48VDC、96VDC 、192VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能（注意，不是简单的降压）。
光伏发电系统系统优劣
光伏发电系统优点
1、太阳能取之不尽，用之不竭，地球表面接受的太阳辐射能，能够满足全球能源需求的1万倍。只要在全球4%沙漠上安装太阳能光伏系统，所发电力就可以满足全球的需要。太阳能发电安全可靠，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击。
光伏发电系统受哪些外界环境因素的影响(二)
外界环境因素带来的工程风险及其防范措施
外界环境因素带来的工程风险及其防范措施
【摘 要】工程建设施工总是处于某个特定的社会环境、社会环境因素对施工工期会产生不同程度的影响。社会环境因素带来的工期风险主要源于社会环境因素与工程项目施工的不和谐、甚至是激烈的矛盾冲突。特别是当出现问题时有关方面没有及时妥善处置、使矛盾与冲突进一步激化、就可能使局面失控、影响正常施工。【光伏发电系统受哪些外界环境因素的影响】
【关键词】 环境风险；防范措施
建筑工程施工大多为室外露天作业、施工进度经常会受到自然环境因素的影响。其中自然灾害影响多属不可抗力、目前的技术水平尚未具备人力足以干预的能力、且发生的概率不较低、只能在有限的范围内采取措施减少损失。而工程地质、水文地质和不良气候的影响、给工期造成的风险、则是可以防范或在一定程度上加以规避的。
1.社会环境与自然环境因素带来的工期风险形式
社会环境因素与工程项目施工的影响是相互的、既有社会环境因素对工程施工的影响、也有工程项目和工程施工对外部环境的影响、两者都可以带来风险、主要表现在：发生“扰民事件”和“民扰事件” ；施工现场发生刑事案件和治安案件；出现农民工维权讨薪的群体事件等。这些事件的发生、必然牵涉各方面的精力、对施工造成影响、严重时则可能直接造成工程的停工、带来工期风险。
自然环境对工期的影响主要有：一是工程地质和水文地质的影响；二是不良气候的影响、如高温、严寒、雨、雪、风、雷等；三是自然灾害的影响、如地震、海啸、飓风等。【光伏发电系统受哪些外界环境因素的影响】
2.防范社会环境与自然环境因素带来的工期风险措施
2.1 防范在社会环境因素带来的工期风险措施
2.1.1 如果工程项目确实存在带给周边环境负面影响的问题、施工单位宜提请和协助业主及时妥善处理、避免矛盾激化。
2.1.2 作为负责任的建筑施工企业、应加强自身的管理水平、尽最大可能减少对周边环境的不利影响。其次、应主动与周边的居民和单位沟通、求得理解、一旦出现纠纷、要及时妥善解决问题、化解矛盾于萌芽状态。
2.1.3 防范社会治安环境对施工进度的影响、重点在于杜绝或减少施工现场内外的治安案件和刑事案件的发生。防范施工现场治安案件和刑事案件主要在防范盗窃、破坏公私财物、打架斗殴、酒后滋事、交通肇事等事件的发生。此类问题主要是加强施工现场的保卫工作、有条件的施工现场通过设置视频监控和电子门禁系统、可以有效地提升现场的监管保卫水平。对施工人员一方面要加强教育和管理、另一方面要组织好施工人员的业余生活、如设立阅览室、文化活动室、组织体育比赛等体育文化活动。
2.1.4 对于农民工的问题、建筑施工企业也要配合各级政府和建设行政主管部门不断深入研究、推进改革、严格遵守政府有关的策法令、要关心农民工、善待农民工、为农民工解决问题、主动地做好农民工的工作。农民工的稳定、是建筑施工顺利进行的基本保证。
2.2 防范自然因素带来的工期风险措施
2.2.1 贯彻预测及预防为主的方针
无论是工程地质、水文地质的影响、还是气候因素的影响、大多事先可以预测、并且通过事先采取措施可以有效地防止对工期的不利影响、减少损失。因此、贯彻预测及预防为主的方针、应作为防范此类工期风险的主要指导思想、并进行具体落实。
2.2.2 应对工程地质和水文地质影响的措施
审阅工程项目勘察报告是工程承包单位了解工程地质和水文地质情况的主要途径。工程承包单位要重视对勘察报告的研读、分析、掌握工程所在地的地质特点、预测可能出现的不利因素、制定有针对性的技术措施。工程施工单位必须重视自然环境因素的影响、提前做好调查研究、做好应对的技术措施、做好应急预案、施工才能有序地进行、遇到问题也会临危不乱、是完全可以规避自然环境因素的风险。
2.2.3 应对不良气候的影响
不良气候对任何工程都时有发生、对施工进度的影响很大。人民基本上无法影响和改变天气、但现在气象部门可以提供不同周期的天气预报、而且预报相当准确、这就使施工单位可以提前做好应对不良天气的准备、避免或减少不良天气对工期的影响。
在进行实施性计划时、更应充分考虑气候的因素。在进行某些对气候比较敏感的工序前、应确认是否具备作业的条件、如确定浇筑混凝土的时间、应查阅天气预报、避免在浇筑过程中突降大雨；使用各类起重机械作业、要关注大风的影响、瞬间的大风常常会引发事故、在风力超过作业的安全规定时、必须暂停施工、不得强行作业。
总之、不良天气经常发生、是人们无法改变的、根据天气变化的特点、准确掌握天气的预测、预报、安排好预案和防范措施、则不良天气风险是可以规避和减少损失的。
光伏发电系统受哪些外界环境因素的影响(三)
光伏发电报告
优 化 理 论 与 最 优 控 制
光伏发电综述
学 号: 1130605027【光伏发电系统受哪些外界环境因素的影响】
姓 名: 徐 立
专 业: 控制理论与控制工程
2012年7月4日
摘要: 在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天,人们渴望用取之不尽,用之不竭的可再生能源来代替资源有限、污染环境的常规能源。以半导体光生伏打效应为基础的光伏发电技术, 能满足人类的需要。太阳能光伏发电作为一种既清洁又环保的绿色能源,是近期急需的能源补充,又是未来能源结构的基础。然而，光伏电池的输出特性具有强烈的非线性，且受外界环境因素影响大，所以如何有效的利用太阳能，提高太阳能利用效率，成为太阳能利用中一个迫切需要解决的问题。本文以光伏发电系统为研究对象，介绍了太阳能光伏发电的原理、光伏发电系统的运行方式，以最大效率利用太阳能为主要目标，展开了光伏发电系统效率最优化的理论和实验研究。
关键词: 太阳能；光伏发电；最优化；MATLAB仿真
Abstract: Today,energy sources dried up and environmental pollution is more and more severe.People are longing for that renewable energy sources take the place of rule energy sources.But photovoltaic technology can be satisfied with human beings. As a cleaning energy,solar PV system is not only supplementary in the near future soures,but also is grounding in the f uture sources struction.However,as the output characteristic of photovoltaic cells is non-linear,and be easily influenced by the outer environment,how to make the use of solar energy more effective has become a difficult problem in this area.This paper tries to study photovoltaic system with the target of maximizing the efficiency of solar energy,and both the theoretical and
experimental research of photovoltaic system efficiency optimization has been done. Key words: Solar enegy;PV generate electricity;Optimization;MATLAB Simulation
一 光伏发电的发展进程
随着全球工业化的进程,人类对能源需求在不断增长。回顾100年间能源工业的发展历史,可以清楚地看到,整个能源工业的消耗主要以化石能源为主。人类正在消耗地球50万年历史中积累的有限能源资源。煤和石油作为能源的载体,极大地解放了生产力,推动了全世界工业化的进程,同时也向人类敲响了常规能源已面临枯竭的警钟[2]。
据国际能源权威年鉴《BP世界能源统计》2005年6月发布的数据显示,2004年世界一次能源消耗量为1.02*1010t石油量。到2005年底,世界石油可采量为45年,天然气可采量为61年, 煤炭可采量为230年。图1为我国与世界主要常规能源储量预测图[3]。
图1 我国与世界主要常规能源储量预测图
从图1可以看出,全球常规能源可开采量已屈指可数。中国的常规能源远远低于世界平均水平,约为世界总储量的10%。这些传统的燃料能源一天天减少，也与此同时全球还有约20亿人得不到正常的能源供应[11]。这个时候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。
在现实中，太阳能、风能、生物质能成为三大最为看好的可再生能源品种。上世纪80年代，风能、太阳能、现代生物质能等技术应用和产业也在政府的支持下稳步发展，而近几年，太阳能以其独有的优势成为人们关注的焦点。丰富的太阳辐射能，是取之不尽用之不竭、无污染、廉价的能源。太阳能每秒钟投射到地球上的能量高达1.757*1017J，假如把地表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6*1012kWh，相当于目前世界上能耗的40倍[4]。因此世界上许多发达国家和部分发展中国家都十分重视太阳能在未来能源供应中的重要作用。
二 光伏发电的组成和分类
2.1太阳能光伏发电与传统发电方式相比具有下列优点:
(1)数量巨大。每年到达地球表面的太阳辐射能约为1.8*1014t标准煤,即约
4为目前全世界所消费的各种能量总和的1*10倍。
(2)清洁干净。太阳能安全卫生,对环境无污染, 不损害生态环境, 是当之无愧的“清洁能源”。
(3)获取方便。太阳能分布广泛,既不需开采和挖掘,又不用运输,对解决边远山区以及交通不便的乡村
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