鉅大LARGE | 點擊量：9158次 | 2021年06月16日
溫度對太陽能電池組件會有影響嗎？
光伏發(fā)電系統(tǒng)在實際應用中，其發(fā)電性能受自然環(huán)境條件的影響較大，其中系統(tǒng)重要部件太陽電池組件和蓄電池的工作溫度是影響光伏發(fā)電系統(tǒng)性能的重要因素之一。
1、硅太陽能電池的溫度效應
太陽能光伏發(fā)電核心單元為太陽能電池，目前投入大規(guī)模商業(yè)化應用的重要是硅系太陽能電池：單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池。溫度對硅太陽能電池的影響，重要反映在太陽能電池的開路電壓、短路電流、峰值功率等參數(shù)隨溫度的變化而變化。
1.1、溫度對單體太陽能電池的影響
單體太陽能電池的開路電壓隨溫度的升高而降低，電壓溫度系數(shù)為（210～212）mv/℃，即溫度每升高1℃，單體太陽能電池開路電壓降低210～212mv;太陽能電池短路電流隨溫度的升高而升高；太陽能電池的峰值功率隨溫度的升高而降低（直接影響到效率），即溫度每升高1℃，太陽能電池的峰值功率損失率約為0135～0145%.例如：工作在20℃的硅太陽能電池，其輸出功率要比工作在70℃的高20%。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
1.2、溫度對太陽能電池組件的影響
單塊太陽能電池組件通常由36片單體太陽能電池串聯(lián)組成。根據(jù)在西寧地區(qū)實地測量的結果，夏天時太陽能電池組件背表面溫度可以達到70℃，而此時的太陽能電池工作結溫可以達到100℃（額定參數(shù)標定均在25℃條件下），此時該組件的開路電壓與額定值相比將降低約。
213（100-25）36=6210mv
峰值功率損失率約：
14%（100-25）=30%
由此可以看出，硅太陽能電池工作在溫度較高情況下，開路電壓隨溫度的升高而大幅下降，同時導致充電工作點的嚴重偏移，易使系統(tǒng)充電不足而損壞；硅太陽能電池的輸出功率隨溫度的升高也大幅下降，致使太陽能電池組件不能充分發(fā)揮最大性能。
2、蓄電池的溫度特性
在獨立運行的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池是關鍵部件，其重要用途是存貯和調(diào)節(jié)電能。目前我國還沒有專門用于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池，而是使用常規(guī)的鉛酸蓄電池，重要類型有：固定式鉛酸電池、工業(yè)型密封電池、小型密封電池、啟動型蓄電池等。溫度是影響蓄電池使用壽命的重要因素之一。
2.1、鉛酸蓄電池溫度特性的本質(zhì)
鉛酸蓄電池屬于化學電池，由極群組插入稀硫酸溶液中構成，正極板為二氧化鉛，負極板為海綿狀鉛。放電時兩電極的有效物質(zhì)和硫酸反應，轉變?yōu)榱蛩徙U；充電時，又恢復為原來的鉛和二氧化鉛。所以當電解液溫度高時（在允許的溫度范圍內(nèi)），離子運動速度加快、獲得的動能新增，因此滲透力增強，從而使蓄電池內(nèi)阻減小、擴散速度加快、電化反應加強；當電解液溫度下降時，滲透力降低，蓄電池內(nèi)阻增大、擴散速度降低、電化反應滯緩。
2.2、充電電壓與溫度的關系
蓄電池無論在浮充狀態(tài)或在循環(huán)狀態(tài)下運行，為了保證蓄電池的性能，都要隨蓄電池的溫度變化來改變充電電壓，單體電壓溫度補償系數(shù)為（3～7）mv/℃。通常蓄電池在循環(huán)狀態(tài)使用時，單體電壓溫度補償系數(shù)可取4mv/℃；在浮充狀態(tài)使用時，單體電壓溫度補償系數(shù)取315mv/℃；在進行均充時，單體電壓溫度補償系數(shù)為5mv/℃。
2.3、蓄電池容量與溫度的關系
蓄電池的運行溫度對電池容量的影響較大，在不同的溫度范圍內(nèi)，溫度對容量的影響系數(shù)不相同，在低溫時電池的容量隨溫度的升高而提高，然而過高的溫度也會對蓄電池出現(xiàn)不利的影響，從而導致蓄電池容量下降，壽命縮短。下表是某鉛酸蓄電池廠供應的在不同溫度條件下，蓄電池有效放電容量與額定容量的比率（額定容量是25℃時，蓄電池放電終止電壓118V的條件下電池的10小時放電容量）：
20150212-21
蓄電池有效放電容量與額定容量的比率
另一方面由上表可以看出，鉛酸蓄電池不易長時間工作在較低溫度，比如-30℃時放電容量僅達到額定容量的30%,不能發(fā)揮蓄電池的最大效能。低溫應用時應考慮其它類型的蓄電池。
2.4、蓄電池壽命與溫度的關系
蓄電池的浮充壽命隨溫度的變化而變化，基本上是每升高10℃，浮充壽命減少約一半。高溫對蓄電池失水干涸、熱失控、正極板柵腐蝕和變形等都起到加速用途，低溫會引起負極鈍化失效，溫度波動會加速鉛酸蓄電池內(nèi)部短路等等，這些都將影響蓄電池壽命。
2.5、自放電與溫度的關系
蓄電池的自放電除與制造材料、存貯時間有關外，溫度是影響電池自放電的重要因素，溫度越高，蓄電池自放電率越高。因此，蓄電池要防止在高溫環(huán)境下長期儲存。
3、結論
太陽能光伏發(fā)電應用的溫度影響，重要表現(xiàn)在太陽能電池和蓄電池的電性能隨溫度的變化而變化，從而影響整個光伏系統(tǒng)的發(fā)電性能，但是這些影響基本可以通過合理的系統(tǒng)設計和充放電控制器的設計來改善。
3.1、通過合理設計和安裝太陽能電池組件來降低溫度影響
系統(tǒng)設計（尤其是存在太陽能電池組件串并聯(lián)組成太陽能方陣）時，應根據(jù)使用環(huán)境的不同，適當新增太陽能電池組件數(shù)量，以補償由溫度的升高而引起的電壓損失和功率損失，保證系統(tǒng)正常使用；同時在太陽電池組件的安裝應充分考慮散熱問題，尤其是將太陽電池組件與建筑物相結合安裝時，應留出足夠的散熱空間。
3.2、設計合理的太陽能光伏發(fā)電用充放電控制器
實現(xiàn)太陽能電池方陣最大功率跟蹤（MPPT）功能，來精確跟蹤工作電壓和功率波動，發(fā)揮太陽能電池最大效能。新增溫度補償功能，在不同的溫度條件下，自動調(diào)整蓄電池充電電壓和放電終止電壓，假如可能盡量根據(jù)蓄電池容量設置過放電控制，合理發(fā)揮蓄電池的性能。
3.3、設計合理的機房，盡量控制室內(nèi)溫度在合適的范圍內(nèi)
尤其在高寒地區(qū)應采用被動式太陽能采暖房，盡量使蓄電池工作5℃～35℃的環(huán)境溫度下。
3.4、在太陽能光伏發(fā)電應用中，溫度除了影響太陽能電池和蓄電池的電性能外，在獨立光伏電站建設中，太陽房的施工、電線電纜的鋪設、陣列基礎的施工等都應考慮溫度的影響。
