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气象要素对太阳能电池板温度的影响

潘进军 申彦波 边泽强 王香云

潘进军, 申彦波, 边泽强, 等. 气象要素对太阳能电池板温度的影响. 应用气象学报, 2014, 25(2): 150-157..
引用本文: 潘进军, 申彦波, 边泽强, 等. 气象要素对太阳能电池板温度的影响. 应用气象学报, 2014, 25(2): 150-157.
Pan Jinjun, Shen Yanbo, Bian Zeqiang, et al. Effects of meteorological elements on solar cell temperature. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(2): 150-157.
Citation: Pan Jinjun, Shen Yanbo, Bian Zeqiang, et al. Effects of meteorological elements on solar cell temperature. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(2): 150-157.

气象要素对太阳能电池板温度的影响

资助项目: 

中国清洁发展机制基金赠款项目 1213013

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY201306048

中国气象局气象关键技术集成与应用面上项目 CAMGJ2012M74

详细信息
    通信作者:

    申彦波, email: shenyb@cma.gov.cn

Effects of Meteorological Elements on Solar Cell Temperature

  • 摘要: 温度升高会引起光伏电池发电效率下降,电池板温度是确定温度折减系数的必要条件,目前我国尚没有充足的外场实测电池板温度数据。该文基于北京南郊太阳能试验站2010年全年逐时电池板温度、气温、地表温度、斜面和水平辐照度实测数据,分析了电池板温度随时间的变化及其与各气象要素的关系。结果表明:电池板温度与气温和斜面辐照度的综合相关或与地表温度的线性相关最好,但实测数据不易获得;电池板温度与气温的线性相关较好,数据较易获得且质量有保证,从现实可行性考虑,是推算电池板温度最实用的相关方程;电池板温度与气温和水平辐照度的综合相关可以作为辅助方程,用于推算气温较高情况下的电池板温度。基于2010年电池板温度实测数据和加权计算的方法,得到北京地区年平均光伏发电温度折减系数约为2%,最高可达到13.3%。
  • 图  1  试验站2010年板温、气温和地表温度白天日平均值随时间变化曲线

    Fig. 1  Variation of daytime average solar cell temperature, air temperature and ground temperature in 2010 at experiment station

    图  2  试验站2010年典型日板温、气温和地表温度的日变化曲线

    Fig. 2  Diurnal variation of solar cell temperature, air temperature and ground temperature of typical days in 2010 at experiment station

    图  3  板温与气温之差和辐照度的相关关系 (a) 斜面辐照度, (b) 水平面辐照度

    Fig. 3  Correlation of the difference between solar cell temperature and air temperature to solar irradiance (a) slope solar irradiance, (b) horizontal solar irradiance

    图  4  板温与地表温度的相关关系

    Fig. 4  Correlation between solar cell temperature and ground temperature

    图  5  板温与气温的相关关系

    Fig. 5  Correlation between solar cell temperature and air temperature

    图  6  气温高于35℃时,板温与气温之差和水平辐照度的相关关系

    Fig. 6  Correlation of the difference between solar cell temperature and air temperature to horizontal solar irradiance, when air temperature higher than 35℃

    图  7  1981—2010年北京市观象台近30年年平均气温距平变化

    Fig. 7  Variation of air temperature anomaly at Beijing Weather Observatory during 1981—2010

    表  1  试验站2010年白天板温、气温和地表温度统计结果 (单位:℃)

    Table  1  Statistics of daytime solar cell temperature, air temperature and ground temperature in 2010 at experiment station (unit:℃)

    时段 气温 地表温度 板温
    平均值 标准差 平均值 标准差 平均值 标准差
    春季 13.82 8.98 21.10 13.99 20.40 12.50
    夏季 27.44 4.52 33.54 10.51 33.68 9.64
    秋季 14.34 8.21 16.55 10.43 22.55 13.12
    冬季 -0.83 5.51 2.72 8.07 6.96 10.42
    全年 14.65 12.22 19.74 15.67 21.73 14.84
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    表  2  试验站2010年典型日的天气状况

    Table  2  Weather conditions of typical daytime in 2010 at experiment station

    日期 天气状况 平均总云量/% 14:00能见度/km 平均风速/(m·s-1)
    01-08 阴天、有雾霾 100 12 0.9
    04-08 多云 90 20 3.8
    07-08 晴间多云 53 30 1.4
    10-08 晴间多云、有雾霾 43 8 2.1
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    表  3  2009年8—10月的板温实测值与推算值及其相关系数

    Table  3  Comparison of calculated Tcell with observed Tcell in Aug, Sep and Oct of 2009 with their correlation coefficients

    板温 8月 9月 10月 相关系数
    平均值/℃ 最低值/℃ 最高值/℃ 平均值/℃ 最低值/℃ 最高值/℃ 平均值/℃ 最低值/℃ 最高值/℃
    实测值 33.7 13.5 57.8 28.6 10.5 54.5 25.8 3.6 50.1
    式 (6) 推算 34.9 22.4 45.1 30.0 18.4 38.0 24.9 10.7 36.6 0.858
    式 (5) 推算 30.6 16.5 42.2 28.3 11.6 48.5 24.9 5.7 42.3 0.958
    式 (4) 推算 34.0 16.1 55.2 28.4 12.2 46.9 24.2 5.3 43.9 0.968
    式 (3) 推算 33.3 15.8 56.4 28.5 11.8 51.1 26.0 5.3 50.1 0.974
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    表  4  试验站2010年白天逐时实测板温统计

    Table  4  Statistic of hourly real-time solar cell temperature at daytime in 2010 of experiment station

    平均值 最高值 最低值 白天时数 大于25℃时数 大于25℃的平均温度
    21.73℃ 58.27℃ -16.32℃ 4222 h 1787 h 35.77℃
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-05-07
  • 修回日期:  2013-11-13
  • 刊出日期:  2014-03-31

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