光伏组件电压温度系数对电站设计有哪些影响

Question

如题所述

Answer 1

半导体电压随温度的变化而变化，这种变化的系数，称为电压温度系数，太阳能电池片发电原理是根据P-N结及空穴电子对原理（光生伏打效应）实现的，属于半导体，因此电池片/组件的电压也会随着温度的变化而变化。具体数值大约为-0.35％/℃，意思是温度每降低（升高）1摄氏度，电压升高（降低）基准电压的0.35%。组件标准工作条件之一是温度25°，此时的电压定为基准电压，那么低于25°，电压就升高，反之降低。
电压发生变化，相应的组件串电压就会发生变化，尤其是在冬夏温差大的地方。因此，在电站设计过程中，必须根据当地最低/最高温度，计算出电压变化范围，参考逆变器最大功率跟踪电压范围，选择合适的组传数。
举例说明
根据**市恶劣天气影响，地表最低气温-13.8℃,最高气温37.2℃，方案设计中，电池组件的温度变化范围从-20℃～＋65℃，组件标准工作条件下，开路电压37.5V，峰值电压31.4V，逆变器最大功率跟踪电压范围450V-820V，最高可承受电压900V。
那么，－20℃时（+表示上升，-表示降低）
电池组件的开路电压变化幅度为：
[（－20℃）－25℃]×（-0.35％/℃）×37.5V=+5.9V（峰值电压基础上增加5.9V）
最佳功率点电压变化幅度为：
[（－20℃）－25℃]×（-0.35％/℃）×31.4V＝+4.945V
当＋65℃时，
电池组件的开路电压变化幅度为：
(65℃－25℃)×（-0.35％/℃）×37.5V＝-5.25V
最佳功率点电压变化幅度为：
(65℃－25℃)×（-0.35％/℃）×31.4V＝-4.396V
因此，恶劣条件下，组件最低电压27V，最高开路电压43.4V，因此考虑温度变化后的每串太阳电池组件数的选择范围为：
Nvmt＝450V÷(31.4V－4.396V)=16.6块
Nvoct=820V÷(31.4V+4.945V)=22.56块
Nmax=900V÷(37.5V+5.9V)=20.73块
通过计算当组件最低电压输出时，只要有17块组件串联即能满足逆变器最大功率跟踪下限电压输入条件；组件最高电压输出时，21块组件就达到逆变器最高电压输入限制；组件最大峰值电压输出时，组件22块串联满足逆变器最大功率跟踪上限电压输入。
根据上述计算，系统选择20块组件串联方式。

Answer 2

1.决定开路电压大小的是半导体的禁带宽度和费米能级，由于温度越高，其费米能级越靠近价带，所以温度越高其开路电压越小，也就是说，温度—开路电压二者的曲线大概是一个斜率为负值的直线，这个在太阳能组件认证的过程中叫做检测太阳能组件的开路电压温度系数。
2.
温度与短路电流的关系是温度越高短路电流越大，但是需要注意的是这里短路电流升高的趋势要小于上面第一条中开路电压下降的趋势，也就是说温度—短路电流二者的曲线是一个斜率略微为正值的直线，在太阳能组件认证的检测中这个叫做检测太阳能电池的短路电流温度系数。
3.
因为温度升高的时候开路电压下降很厉害，其幅度比短路电流升高的幅度要大，所以在温度升高的时候其总输出功率是下降的，因为p=ui，u下降的幅度大于i上升的幅度，所以功率与温度也成反比例关系。