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本文根據(jù)光伏工作原理建立光伏電池模型，結(jié)合ADEL A. Hegazy的擬合曲線， 建立光伏組件表面積灰對光伏組件輻照度影響模型，仿真分析在不同積灰濃度ω 下光伏組件的輸出性能， 并結(jié)合某研究院30 kW 光伏工程進(jìn)行實例研究， 擬得到該光伏工程的清潔周期與清潔方法。

1 太陽能光伏電池模型

光伏電池是利用某些材料受到光照時而產(chǎn)生的光伏效應(yīng)，將太陽能轉(zhuǎn)化成電能的器件。光伏電池的等效電路如圖1所示。

圖1 光伏電池等效電路

圖1 中Iph 為光生電流; Id 為二極管結(jié)電流;Cj為結(jié)電容; Rsh 為并聯(lián)電阻( 阻值較大， 數(shù)量級為103Ω);Rs為串聯(lián)電阻(阻值較小，小于1 Ω) 。

根據(jù)電路原理和SHOCKLOY 的擴散理論可得光伏電池的I-V 方程：

式中：I0 為反向飽和電流(數(shù)量級為0.1 A);q為電子電荷(1.6×10-19C) ; n 為二極管因子(取值范圍1~5); k 為波爾茲曼常數(shù)(1.38×10-23 J/K);T 為絕對溫度。

2 光伏組件表面積灰對輸出性能影響仿真分析

根據(jù)ADEL A. Hegazy 等人得到的灰塵沉積和透光率降低的擬合公式：

式中： τ為積灰光伏組件的透光率; τclean為干凈光伏組件的透光率; erf(x)為高斯誤差函數(shù)。

圖2 不同積灰濃度下光伏組件的P-V 圖

 

由公式2可知，光伏陣列表面積灰越多，積灰光伏組件透光率越低，對光伏組件的輸出性能影響越大。設(shè)置積灰濃度從0逐步增加到4g/m2，仿真分析光伏組件的輸出性能如圖2所示。由圖2可知，隨著積灰濃度的增加，單體光伏組件最大功率點數(shù)值明顯下降，下降幅度分別為7.51%、13.27%、18.16%、22.24%。