3.3 TPV系统与FPV系统发电量比较

　　3.3.1 TPV系统与FPV系统月发电量比较

　　实验对比分析了实验期间8至11月份TPV系统与FPV系统月发电量，得到如下结果：

　　通过图8可以看出，TPV系统相比FPV系统月发电量平均高16%左右，11月份甚至高达20%，充分显示了TPV系统相对于FPV系统在发电量方面的优越性。

　　通过图9可以看出，试验期间的8、9、10、11月份上海地区月总辐射量各有差异。其中9月份月总辐射量最大，可达450MJ/m2；11月分月总辐射量最小为275MJ/m2。同时也可以看出，4、5、6、7月份月总辐射量与试验期间的8、9月份月总辐射量相类似；1、2、3、12月份月总辐射量与试验期间的11月份月总辐射量类似。因此实验期间数据能够比较好的反应全年实际情况。因此，我们可以确信的推断：对于全年运行特性而言，TPV系统相比FPV系统月发电量平均高16%左右，这一优势在西北地区会更加明显。

　　3.3.2 TPV系统与FPV系统日发电量比较

　　对9月份TPV系统与FPV系统日发电量进行了对比分析，得到如下结果：

　　图10为9月份FPV系统与TPV系统日发电量及日辐照总量。由上图可以看出，晴好天气下，TPV系统最大发电量可以达到8.8kWh，相对应当天的FPV系统也达该月最高值，其发电量为7.1kWh。由图知，室外辐照总量越大，两系统发电量也都越大。日辐照总量越大，TPV系统发电量比FPV系统发电量增加比例越大。就空间而言，我国太阳辐射能分布大体上东南向西北递增。因此可以断定，我国西北地区TPV系统相对于FPV系统的优势将大于东南地区。当水平面日辐照总量>4kWh/㎡时，TPV系统比FPV系统日发电量高12～25%左右。但当水平面日辐照总量<2kWh/㎡时，TPV系统的日发电量要比FPV系统的日发电量低16～25%左右。

　　数据表明晴天状况下TPV系统发电量明显大于FPV系统，但阴雨天气条件下TPV系统发电量反而低于FPV系统约16至25个百分点。这种现象超出实验预期，经过研究分析，我们对这种现象进行了合理的解释。

　　3.4 阴雨天TPV系统与FPV系统发电量比较

　　3.4.1原因分析

　　从实验数据中，我们注意到阴雨天气TPV系统的发电效率要低于FPV系统。下面来分析一下产生这种现象的原因。

　　“光伏效应”简单的说就是半导体材料在高能量光束的照射下，电子和空穴被分离，形成光生电动势，即光生电压。其工作原理见图11。

　　光伏系统发电主要是依赖于太阳辐射中的短波辐射，因为只有辐射中所含的能量足够大才能让半导体中的电子跟空穴分离进而产生光生电压。因此，只有短波辐射才具有使光伏系统产生光生电压的能力。短波辐射由于所含能量较低，只能让电子在空穴中产生震动，不足以让电子跟空穴分离，所带来的结果是电子的震动使光伏系统温度上升。

　　晴朗天气，达到地面的太阳辐射能量较高的短波辐射比重大，因而TPV系统在接收短波辐射辐射量大于固定式光伏系统的条件下，发电量明显大于FPV系统；阴雨天气，到达地面的太阳辐射中，短波辐射的比例大大减少反而长波辐射占据辐射中相当大的比重。因此TPV系统和FPV系统可以有足够的产热量，可以使两系统维持一个比较低的温度。而由图7得出的结论可知，在温度和辐射量较低的时候FPV组件发电效率大于TPV组件。此时由于辐射量较低，两系统接收辐射量接近，因而TPV系统的发电量低于FPV系统。

　　3.4.2 应对策略浅析

　　阴雨天气之所以TPV系统发电量低于FPV系统，主要在于太阳辐射中的长波辐射比重上升，使TPV系统内部发热量大于FPV系统，因而使TPV系统的发电量低于FPV系统。

　　针对这种情况，提出如下运行策略：晴朗天气维持各光伏系统的正常运行；当阴雨天气来临时，自动使TPV系统转至正南方向（方位角为0°）且倾角为22°，并维持这种状态不再变化，FPV系统仍然维持原有状态。

　　因为阴雨天TPV系统发电量低于FPV系统，且TPV系统运行需要有运动部件实时控制偏转角度，会消耗一定的功率。所以此时按常规状态运行TPV系统是不经济、不科学的，在阴雨天自动转换运行模式是有必要且合理可行的。

　　4.结论

　　本文简要的介绍了太阳能光伏系统发电量的计算，并对比实验测试数据验证了实验的准确性。分析了太阳辐照度和光伏组件背板温度对发电量的影响。根据可靠的实验数据分析得出相对于TPV组件，背板温度对FPV组件发电效率的影响程度更加明显；上海地区全年运行条件下，TPV系统相比FPV系统月发电量平均高16%左右，且这一优势在西北地区将进一步扩大；天气晴朗状态下TPV系统比FPV系统日发电量高12%～25%左右等结论。但同时也注意到阴雨天气条件下TPV系统的日发电量要比FPV系统的日发电量低16～25%左右。针对这种情况，从光伏系统半导体发电原理上进行深度解析，找出了阴雨天气下TPV系统效率低于FPV系统的原因。并进一步提出应对这种不良现象的策略。这种运行方式会提高TPV光伏系统的运行效果，减少不必要的能耗损失。研究成果对TPV系统的研究、使用、推广提供了较重要的参考价值。

　　参考文献

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