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文档简介

1、.双面组件的发电量计算方法一、前言普通光伏组件的发电量计算,一般采用下列公式。今年以来,双面组件开始较大规模的应用。这就给光伏电站的设计人员提出了新问题:双面组件背面的发电量如何计算。实验证明,与普通组件一样,双面组件的发电量也受地表反射率的影响。除此之外,组件安装高度也对双面组件的发电量有较大影响。本文阐述了双面组件发电量的计算方法。本文是由Kin翻译自德国solarworld的文章,原文题目为“Calculating the additional energy yield of bifacial solar modules”(翻译时有节选)二、双面电池技术双面组件顾名思义就是正、反面都能发

2、电的组件。当太阳光照到双面组件的时候,会有部分光线被周围的环境反射到双面组件的背面,这部分光可以被电池吸收,从而对电池的光电流和效率产生一定的贡献。图:普通电池片(左)与双面电池片 (右)正反面的对比同常规单晶电池相比,双面光伏组件在正面直接照射的太阳光和背面接收的太阳反射光下,都能进行发电。早在上世纪80年代,Cuevas等人报道了双面组件使用特殊的聚光系统后,其发电增益可达到50%。在2015年,SolarWorld联合ISFH推出了名为“PERC+”的双面PERC太阳能电池,该太阳能电池在电池背面采用丝网印刷Al子栅电极,代替传统全尺寸Al背电极,Al浆消耗量大幅减少,前表面效率和背面效

3、率分别达到21.5%和16.7% 。图:PERC双面电池截面结构三、双面组件根据双面电池的封装技术可分为双面双玻组件:采用双层玻璃+无边框结构,双面(带边框)组件:采用透明背板+边框形式。主流结构的双玻双面组件,具有生命周期较长、低衰减率、耐候性、防火等级高、散热性好、绝缘好、易清洗、更高的发电效率等优势。双面组件的重要表征参数为双面发电系数BF,在STC条件下,反映了背面最大功率和正面最大功率的比值。四、发电增益的影响因素双面组件发电增益主要取决于两点:地表反射率和组件的安装高度。太阳直接辐射和散射光到达地面后会被反射,有一部分将被反射到组件的背面。当组件最低点离地高度为0.5米时,使用TP

4、O高反射率材料,双面发电的增益可达到25%。图:组件背面接收辐射来源4.1 地表反射率地表反射率:是指地面反射辐射量与入射辐射量之比,表征地面对太阳辐射的吸收和反射能力。反射率越大,地面吸收太阳辐射越少; 反射率越小,地面吸收太阳辐射越多。如混凝土,为16%。灰色防水材料可达到62%,白色防水材料(厚度和类型)可能会在80%以上。表:不同材质的地表反射率地表反射率的大小取决于材料的颜色、厚度和表面的平整度,随着时间的推移,如材料老化、表面脏污都会影响反射率。如TPO屋顶材料最初可达到88%的反射率,但是过几年以后,可能会下降至75%。因此安装环境对材料反射率的影响较大,对于污染积灰严重而雨水较

5、少的区域,为了保证反射率不受到影响,需要经常进行清洗。图:左)白漆屋面 右)白砂砾4.2 反射率的测试方法反射率的测试可以使用反射计,也可以使用光伏组件和万用表进行测试,测试时尽量选择在晴天无云中午时段,反射率和太阳入射角、组件安装倾角均无关,因此可通过测试组件的短路电流进行计算。测试时组件的高度应足够,保证边框、组件或者人对背面没有直接的影子;同时,测试时,应选择至少三个随机的有代表性的位置进行测试。首先将组件的安装倾角调整为水平,组件的背面朝向天空,测试组件的ISCsky,其次,将组件的安装倾角调整为0度,组件的背面朝向地面,测试组件的ISCground,那么测试点的反射率为:ISCsky

6、/ISCground。图:反射率测量方法示意4.3 组件安装高度的影响组件离地高度是背面增益的第2个影响因素,如下图所示,其中组件为单排横向安装,组件前后间距为2.5米,地面的反射率80%。当离地高度为0.2米,背面的发电增益为15%,当离地高度为1米时,背面的发电增益接近20%。图:离地高度对于发电量增益的影响从曲线上的数据可知,当离地高度在0.5米以下,发电增益随组件离地高度的变化较为明显,而高度在0.5米以上时,发电增益随高度的增加则较为缓慢,而1米左右基本上是一个饱和点。因此,设计时需要根据发电量、当地的风载荷、安装场地的面积、安装的土地平整度等选择最佳的安装高度。五、发电增益的计算公式公式适用范围:组件倾角10至30,组件朝向正南,组件安装方式为横向或纵向。上述公式中:a = 1.037A = 组件前后间距E = 2.718B = 8.691H = 组

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