- 孟庆法;田茜茜;
对电势诱导衰减(potential induced degradation,Pid)测试和湿热(damp heat,dh)测试后失效的光伏组件进行破拆,根据电致发光(electroluminescence,EL)测试结果,选取EL图像显示的不同明、暗区域(正常区域、异常区域)的太阳电池作为测试样品,并对其表面进行扫描电镜-能谱(SEM-EdS)测试分析。研究结果表明,Pid测试与dh测试后光伏组件的失效机理均与高温、高湿环境使玻璃中的金属离子向太阳电池迁移有关。高温、高湿环境会导致玻璃中Na~+等金属离子向太阳电池表面聚集,形成漏电流通道,尤其是Pid测试的外加电场会加速Na~+等金属离子的迁移与富集,严重腐蚀电池的栅线,破坏太阳电池表面致密的SiNx层,影响p-n结的正常工作,最终造成光伏组件失效、太阳电池的EL图像发暗。
2021年02期 No.322 17-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 6678K] [下载次数：747 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：0 ] - 孟庆法;田茜茜;
对电势诱导衰减(potential induced degradation,Pid)测试和湿热(damp heat,dh)测试后失效的光伏组件进行破拆,根据电致发光(electroluminescence,EL)测试结果,选取EL图像显示的不同明、暗区域(正常区域、异常区域)的太阳电池作为测试样品,并对其表面进行扫描电镜-能谱(SEM-EdS)测试分析。研究结果表明,Pid测试与dh测试后光伏组件的失效机理均与高温、高湿环境使玻璃中的金属离子向太阳电池迁移有关。高温、高湿环境会导致玻璃中Na~+等金属离子向太阳电池表面聚集,形成漏电流通道,尤其是Pid测试的外加电场会加速Na~+等金属离子的迁移与富集,严重腐蚀电池的栅线,破坏太阳电池表面致密的SiNx层,影响p-n结的正常工作,最终造成光伏组件失效、太阳电池的EL图像发暗。
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为解决在风资源评估阶段,数据插补应用条件及插补结果偏差难以量化、插补算法难以选择等相关问题,通过大量数据模拟实际缺失情况,采用插补方法将数据补全,利用均方误差(MSE)、威布尔分布k值、平均风速、风功率密度、风电机组发电量5个评价指标构建指标体系,与真实数据进行了对比及偏差分析,在此基础上得出了数据插补应用的相关系数水平,并推荐了最优的测风月份及最优的测风数据插补算法。
2021年02期 No.322 26-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1956K] [下载次数：320 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：0 ] - 于佳鹤;崔杰;王风涛;
为解决在风资源评估阶段,数据插补应用条件及插补结果偏差难以量化、插补算法难以选择等相关问题,通过大量数据模拟实际缺失情况,采用插补方法将数据补全,利用均方误差(MSE)、威布尔分布k值、平均风速、风功率密度、风电机组发电量5个评价指标构建指标体系,与真实数据进行了对比及偏差分析,在此基础上得出了数据插补应用的相关系数水平,并推荐了最优的测风月份及最优的测风数据插补算法。
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以西安地区的某个房间为研究对象,采用TRNSYS软件针对该房间分别应用太阳能集热系统、空气源热泵系统及太阳能与空气源热泵复合式供暖系统进行供暖时的情况进行了分析。首先,建立了太阳能与空气源热泵复合式供暖系统的仿真模型,并对其正确性进行了实验验证;其次,对比分析了在3种运行模式下各个系统的运行特性;最后,以系统能耗及能效比(COP)等参数为指标,对太阳能与空气源热泵复合式供暖系统的性能进行了评价。结果表明:在整个供暖期内,太阳能与空气源热泵复合式供暖系统的总能耗为284.61kWh,其中,空气源热泵消耗的电能为264.10kWh;该复合式供暖系统的太阳能保证率为30.71%,平均COP_(c-sys)为3.04,比单独采用空气源热泵系统进行供暖时的平均CO_(Php-sys)提高了0.33,这表明太阳能与空气源热泵复合式供暖系统在西安地区具有较好的节能优势。这一研究结果为太阳能与空气源热泵复合式供暖系统在西安地区的应用及优化奠定了理论基础,对其推广应用具有重要意义。
2021年02期 No.322 36-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 2353K] [下载次数：716 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：15 ] |[阅读次数：0 ] - 郑煜鑫;赵帅;李洁;
以西安地区的某个房间为研究对象,采用TRNSYS软件针对该房间分别应用太阳能集热系统、空气源热泵系统及太阳能与空气源热泵复合式供暖系统进行供暖时的情况进行了分析。首先,建立了太阳能与空气源热泵复合式供暖系统的仿真模型,并对其正确性进行了实验验证;其次,对比分析了在3种运行模式下各个系统的运行特性;最后,以系统能耗及能效比(COP)等参数为指标,对太阳能与空气源热泵复合式供暖系统的性能进行了评价。结果表明:在整个供暖期内,太阳能与空气源热泵复合式供暖系统的总能耗为284.61kWh,其中,空气源热泵消耗的电能为264.10kWh;该复合式供暖系统的太阳能保证率为30.71%,平均COP_(c-sys)为3.04,比单独采用空气源热泵系统进行供暖时的平均CO_(Php-sys)提高了0.33,这表明太阳能与空气源热泵复合式供暖系统在西安地区具有较好的节能优势。这一研究结果为太阳能与空气源热泵复合式供暖系统在西安地区的应用及优化奠定了理论基础,对其推广应用具有重要意义。
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- 陆炜;田介花;潘少峰;
通过对采用双面光伏组件的光伏电站(以下简称"双面组件光伏电站")系统效率损失进行分析,发现在光伏组件-逆变器容配比(下文简称"容配比")变化的情况下,逆变器过载损失对此类光伏电站发电量的影响最大。提出了双面组件光伏电站容配比的优化方法,并以太阳能资源Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地区的典型城市为例,进行了不同容配比和背景反射率下双面组件光伏电站发电量的模拟,通过分析各种情况下双面组件光伏电站的内部收益率(internal rate of return,iRR),得到了太阳能资源Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地区双面组件光伏电站在不同背景反射率下典型的最优容配比。
2021年02期 No.322 44-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 2034K] [下载次数：453 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：0 ] - 陆炜;田介花;潘少峰;
通过对采用双面光伏组件的光伏电站(以下简称"双面组件光伏电站")系统效率损失进行分析,发现在光伏组件-逆变器容配比(下文简称"容配比")变化的情况下,逆变器过载损失对此类光伏电站发电量的影响最大。提出了双面组件光伏电站容配比的优化方法,并以太阳能资源Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地区的典型城市为例,进行了不同容配比和背景反射率下双面组件光伏电站发电量的模拟,通过分析各种情况下双面组件光伏电站的内部收益率(internal rate of return,iRR),得到了太阳能资源Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地区双面组件光伏电站在不同背景反射率下典型的最优容配比。
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以采用PECVd工艺制备的背面氮化硅薄膜对双面单晶硅太阳电池电致发光(EL)发黑的影响为研究对象进行了实验验证。结果表明,当背面氮化硅薄膜中底层膜的折射率较低时,会导致双面单晶硅太阳电池背电极位置的EL发黑;底层膜和中层膜的折射率过高时,会导致双面单晶硅太阳电池的EL大面积发黑;上层膜边缘的折射率较高时,会导致双面单晶硅太阳电池的边缘位置EL发黑。对于双面单晶硅太阳电池而言,采用PECVd工艺制备背面氮化硅薄膜时制定合理的底层膜、中层膜,以及上层膜边缘的折射率范围,可以有效避免双面单晶硅太阳电池不良品的产生。
2021年02期 No.322 53-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 2064K] [下载次数：457 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张福庆;王贵梅;赵环;张军杰;朱少杰;
以采用PECVd工艺制备的背面氮化硅薄膜对双面单晶硅太阳电池电致发光(EL)发黑的影响为研究对象进行了实验验证。结果表明,当背面氮化硅薄膜中底层膜的折射率较低时,会导致双面单晶硅太阳电池背电极位置的EL发黑;底层膜和中层膜的折射率过高时,会导致双面单晶硅太阳电池的EL大面积发黑;上层膜边缘的折射率较高时,会导致双面单晶硅太阳电池的边缘位置EL发黑。对于双面单晶硅太阳电池而言,采用PECVd工艺制备背面氮化硅薄膜时制定合理的底层膜、中层膜,以及上层膜边缘的折射率范围,可以有效避免双面单晶硅太阳电池不良品的产生。
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随着可再生能源技术的大力发展与应用,对太阳能热发电站中持久储热的钢制储罐的安全性能进行研究具有重要意义。以青海省某塔式太阳能热发电站中直径为25 m的高温熔盐储罐(储热罐)为例,利用ANSYS软件的平面实体轴对称单元建立了储罐有限元模型,着重对储罐顶部与熔盐管道接口处进行了强度和稳定性分析,通过对管道连接部位进行局部精细化建模,施加管口荷载,得到了储罐罐顶及罐体的等效位移、vonMises等效应力分布规律,以及该荷载对罐顶和罐体的屈曲临界荷载的影响。分析结果对今后大直径高温熔盐储罐的设计及施工具有一定的指导意义。
2021年02期 No.322 58-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 5468K] [下载次数：299 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 徐卫兵;赵伟;王晓;周治;段杨龙;张俊峰;
随着可再生能源技术的大力发展与应用,对太阳能热发电站中持久储热的钢制储罐的安全性能进行研究具有重要意义。以青海省某塔式太阳能热发电站中直径为25 m的高温熔盐储罐(储热罐)为例,利用ANSYS软件的平面实体轴对称单元建立了储罐有限元模型,着重对储罐顶部与熔盐管道接口处进行了强度和稳定性分析,通过对管道连接部位进行局部精细化建模,施加管口荷载,得到了储罐罐顶及罐体的等效位移、vonMises等效应力分布规律,以及该荷载对罐顶和罐体的屈曲临界荷载的影响。分析结果对今后大直径高温熔盐储罐的设计及施工具有一定的指导意义。
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分别搭建了采用双轴跟踪和单轴南北向跟踪这2种跟踪方式的聚光光伏光热(CPV/T)系统实验平台,并对不同跟踪方式下的系统的热、电性能进行了测试。在实验条件基本相同的情况下进行了多次测试,结果表明,双轴跟踪CPV/T系统的平均光电转换效率和平均光热转换效率分别为13.0%和52.6%,均高于单轴南北向跟踪CPV/T系统的11.1%和51.5%。同时,通过分析能量传输方式,分别建立了预测采用2种跟踪方式的CPV/T系统热、电性能的理论模型;将实验条件代入理论模型的计算结果表明,与实验平台的测试结果相比,理论模型计算得到的光电转换效率值的最大相对误差为3.6%,光热转换效率值的最大相对误差为2.5%,相对误差均在5%以内,由此验证了理论模型的准确性。利用理论模型对双轴跟踪CPV/T系统进行了能量核算,提出了减少能量损失、提高系统效率的方法。
2021年02期 No.322 66-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 2512K] [下载次数：192 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 黄晔;张高明;高峰;刘志兵;王泽昕;魏进家;
分别搭建了采用双轴跟踪和单轴南北向跟踪这2种跟踪方式的聚光光伏光热(CPV/T)系统实验平台,并对不同跟踪方式下的系统的热、电性能进行了测试。在实验条件基本相同的情况下进行了多次测试,结果表明,双轴跟踪CPV/T系统的平均光电转换效率和平均光热转换效率分别为13.0%和52.6%,均高于单轴南北向跟踪CPV/T系统的11.1%和51.5%。同时,通过分析能量传输方式,分别建立了预测采用2种跟踪方式的CPV/T系统热、电性能的理论模型;将实验条件代入理论模型的计算结果表明,与实验平台的测试结果相比,理论模型计算得到的光电转换效率值的最大相对误差为3.6%,光热转换效率值的最大相对误差为2.5%,相对误差均在5%以内,由此验证了理论模型的准确性。利用理论模型对双轴跟踪CPV/T系统进行了能量核算,提出了减少能量损失、提高系统效率的方法。
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以板式PECVd设备维护后的初期在多晶硅片表面镀的氮化硅薄膜为研究对象,分析了其膜厚、折射率、腐蚀速率等数据,以及此种镀膜情况下制备的多晶硅太阳电池的电性能。结果表明:在设备维护后初期(约1h)镀制的氮化硅薄膜,随着时间的推移,氮化硅薄膜的膜厚不断下降,折射率随之上升,二者分别从第48 min和第56 min开始趋于稳定;将采用设备维护后64 min内制备的氮化硅薄膜的太阳电池的电性能与采用设备维护前64 min内制备的氮化硅薄膜的太阳电池的电性能进行对比后发现,前者的光电转换效率比后者的低0.05%,且设备维护后初期时制备的氮化硅薄膜的腐蚀速率偏高。通过监控角阀开度曲线,待角阀开度绝对值在中心值上下1%的范围内波动后再进行生产,可以避免设备维护后初期镀膜生产的太阳电池不良品的产生,对提高生产线良品率具有一定的指导意义。
2021年02期 No.322 74-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1562K] [下载次数：167 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 王贵梅;赵环;刘苗;朱少杰;孙晓凯;
以板式PECVd设备维护后的初期在多晶硅片表面镀的氮化硅薄膜为研究对象,分析了其膜厚、折射率、腐蚀速率等数据,以及此种镀膜情况下制备的多晶硅太阳电池的电性能。结果表明:在设备维护后初期(约1h)镀制的氮化硅薄膜,随着时间的推移,氮化硅薄膜的膜厚不断下降,折射率随之上升,二者分别从第48 min和第56 min开始趋于稳定;将采用设备维护后64 min内制备的氮化硅薄膜的太阳电池的电性能与采用设备维护前64 min内制备的氮化硅薄膜的太阳电池的电性能进行对比后发现,前者的光电转换效率比后者的低0.05%,且设备维护后初期时制备的氮化硅薄膜的腐蚀速率偏高。通过监控角阀开度曲线,待角阀开度绝对值在中心值上下1%的范围内波动后再进行生产,可以避免设备维护后初期镀膜生产的太阳电池不良品的产生,对提高生产线良品率具有一定的指导意义。
2021年02期 No.322 74-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1562K] [下载次数：167 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 孟宪梁;梁伟;杨志;冯文新;柯超;尹立军;
变桨系统是风电机组的关键设备,但由于风电机组长期处于复杂的工作环境,导致变桨系统故障成为风电机组故障中最常见的故障之一,而变桨系统变频器故障在变桨系统故障中的占比很高。基于此,提出了一种变桨系统变频器的故障预警方案,分析SCAdA系统数据,将机器学习算法应用于故障预警,并将模型温度残差作为故障预警的指标;然后,针对随机因素干扰模型温度残差的问题,提出采用滑动时间窗残差估计方法分析预警模型的温度残差趋势,依此判断变浆系统变频器的状态,进而评估变桨系统的运行状态;最后,以新疆维吾尔自治区某风电场的运行数据为例,对提出的变桨系统变频器的故障预警方法进行了验证,结果表明,在所建立的模型及滑动时间窗残差估计方法的基础上能及时对变浆系统变频器的潜在故障做出预警,验证了该方案的可行性和有效性。
2021年02期 No.322 78-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 2227K] [下载次数：511 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：17 ] |[阅读次数：0 ] - 孟宪梁;梁伟;杨志;冯文新;柯超;尹立军;
变桨系统是风电机组的关键设备,但由于风电机组长期处于复杂的工作环境,导致变桨系统故障成为风电机组故障中最常见的故障之一,而变桨系统变频器故障在变桨系统故障中的占比很高。基于此,提出了一种变桨系统变频器的故障预警方案,分析SCAdA系统数据,将机器学习算法应用于故障预警,并将模型温度残差作为故障预警的指标;然后,针对随机因素干扰模型温度残差的问题,提出采用滑动时间窗残差估计方法分析预警模型的温度残差趋势,依此判断变浆系统变频器的状态,进而评估变桨系统的运行状态;最后,以新疆维吾尔自治区某风电场的运行数据为例,对提出的变桨系统变频器的故障预警方法进行了验证,结果表明,在所建立的模型及滑动时间窗残差估计方法的基础上能及时对变浆系统变频器的潜在故障做出预警,验证了该方案的可行性和有效性。
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