雙面組件的發(fā)電量計(jì)算方法

1、雙面組件的發(fā)電量計(jì)算方法x刖言普通光伏組件的發(fā)電星計(jì)算，一般采用下列公式。長期以來，普遍采用首先由5和Jordan住1962年提出，后米由Klein在1977年改進(jìn)的 一算方?jīng)Q認(rèn)為散射和地面反射是各向同件的傾斜面卜的月平均太陽輻照量的計(jì)算公式為喬引一綁+可今(2-47a)(2-47b)二中用為傾斜面上的月平均太陽總輻照ift;瓦為水平面上的月平均太陽直射輜照童;瓦為水 二面上的刀平均太陽敵射輻照量;懇為傾斜面與水平面上的日太陽宜射輻照量之比的月平均 直對(duì)于北半球朝向赤道(y=0)的傾斜面上，可簡化為(2-48a)(os(p -fi) cosSsinoi* + (,ir/180o)d*sin(

2、sin5)co吟coQsins. + ( tt/1 80)M中心：是各月代表H的U落時(shí)角,由下式瑚定:3： = min arccos( -arctan)ta!) ,arccos( - tan()-/3) tan3)今年以來，雙面組件開始較大規(guī)模的應(yīng)用。這就給光伏電站的設(shè)計(jì)人員提出了新問題：雙面 組件背面的發(fā)電星如何計(jì)算。實(shí)驗(yàn)證明,與普通組件一樣,雙面組件的發(fā)電量也受地表反射率的影響。除此之外，組件安裝高度也對(duì)雙面組件的發(fā)電呈有較大影響。本文闡述了雙面組件發(fā)電星的計(jì)算方法。本文是由Kin翻譯自德國solarworld的文章r原文題目為Calculating the additional ener

3、gy yield of bifacial solar modules(翻譯時(shí)有節(jié)選)二、雙面電池技術(shù)雙面組件顧名思義就是正、反面都能發(fā)電的組件。當(dāng)太照到雙面組件的時(shí)候，會(huì)有部分光線被周圍的壞境反射到雙面組件的背面，這部分光可 以被電池吸收，從而對(duì)電池的光電流和效率產(chǎn)生一定的貢獻(xiàn)。圖：普通電池片（左）與雙面電池片（右）正反面的對(duì)比同常規(guī)單晶電池相比，雙面光伏組件在正面直接照射的太和背面接收的太陽反射光下，都能 進(jìn)行發(fā)電。早在上世紀(jì)80年代，Cuevas等人報(bào)道了雙面組件使用特殊的聚光系統(tǒng)后，其 發(fā)電增益可達(dá)到50%。在2015年，SolarWorld聯(lián)合ISFH推出了名為PERC+的雙面PERC

4、太陽能電池，該 太陽能電池在電池背面采用絲網(wǎng)印刷AI子?xùn)烹姌O，代替?zhèn)鹘y(tǒng)全尺寸AI背電極,AI漿消耗 呈大幅減少，前表面效率和背面效率分別達(dá)到21.5%和16.7%。.-Front contactsSurface passivation -(rear)A: STANDARD PERCRearcontactsfSurfacepassivation9(front)8: BIFACIAL SOLAR CELL圖：PERC雙面電池截面結(jié)構(gòu)三、雙面組件根據(jù)雙面電池的封裝技術(shù)可分為雙面雙玻組件:采用雙層玻璃+無邊框結(jié)構(gòu)，雙面（帶邊框）組件:采用透明背板+邊框形式。主流結(jié)構(gòu)的雙玻雙面組件，具有生命周期較長、低

5、衰減率、耐候性、防火等級(jí)高、散熱性好、 絕緣好、易清洗、更高的發(fā)電效率等優(yōu)勢。雙面組件的重要表征參數(shù)為雙面發(fā)電系數(shù)BF ,在STC條件下,反映了背面最大功率正面 最大功率的比值。四、發(fā)電増益的影響因素雙面組件發(fā)電增益主要取決于兩點(diǎn)：地表反射率組件的安裝高度。太陽直接輻射和散射光到達(dá)地面后會(huì)被反射，有一部分將被反射到組件的背面。當(dāng)組件最低Albedo fa ct or of th* ground amount light reflected)-f點(diǎn)離地高度為0.5米時(shí),使用TPO高反射率材料,雙面發(fā)電的增益可達(dá)到25%。Height of bcttotn edge & moduk J Dove

6、g round圖：組件背面接收輻射來源4.1地表反射率地表反射率：是指地面反射輻射呈與入射輻射量之比，表征地面對(duì)太陽輻射的吸收和反射能 力。反射率越大，地面吸收太陽輻射越少反射率越小，地面吸收太陽輻射越多。如混凝土 ,為16%。灰色防水材料可達(dá)到62% r白色防水材料（厚度和類型）可能會(huì)在80%以上。屋面類型反射率綠翼i23%混凝土16%白漆屋面60-80%白礫石27%白金屬屋面56%淺灰防水材料62%白防水材料（光伏專用）旳一表：不同材質(zhì)的地表反射率地表反射率的大”瞰決于材料的顏色、厚度和表面的平整度應(yīng)著時(shí)間的推移，如材料老化、 表面臟污會(huì)影響反射率。如TPO屋頂材料最初可達(dá)到88%的反射率

7、，但是過幾年以后，可能會(huì)下降至75%。因此 安裝環(huán)境對(duì)材料反射率的影響較大，對(duì)于污染積灰嚴(yán)重而雨水較少的區(qū)域，為了保證反射率 不受到影響，需要經(jīng)常逬行清洗。圖：左）白漆屋面右）白砂礫4.2反射率的測試方法反射率的測試可以使用反射計(jì)，也可以使用光伏組件和萬用表進(jìn)行測試，測試時(shí)盡呈選擇在 晴天無云中午時(shí)段，反射率和太陽入射角、組件安裝傾角均無關(guān),因此可通過測試組件的短 路電流逬行計(jì)算。測試時(shí)組件的高度應(yīng)足夠，保證邊框、組件或者人對(duì)背面沒有直接的影子；同時(shí),測試時(shí), 應(yīng)選擇至少三個(gè)隨機(jī)的有代表性的位置進(jìn)行測試。首先將組件的安裝傾角調(diào)整為水平,組件的背面朝向天空，測試組彳牛的ISCsky，其次，將 組

8、件的安裝傾角調(diào)整為0度,組件的背面朝向地面,測試組件的ISCground ,那么測試點(diǎn)的反射率為：ISCsky/ISCgroundoFlat roof or groundSolar panelJ/ Cables of solar panel圖：反射率測量方法示意4.3組件安裝高度的影響組件離地高度是背面增益的第2個(gè)影響因素,如下圖所示，其中組件為單排橫向安裝，組件前后間距為2.5米，地面的反射率80%。當(dāng)離地高度為0.2米f背面的發(fā)電增益為15% ,當(dāng)離地高度為1米時(shí)r背面的發(fā)電増益接 近 20%。00.20.40.6081instatllation height m圖:離地高度對(duì)于發(fā)電量增益

9、的影響從曲線上的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)離地高度在0.5米以下，發(fā)電增益隨組件離地高度的變化較為明顯r 而高度在0.5米以上時(shí)，發(fā)電增益隨高度的增加則較為緩慢，而1米左右基本上是一個(gè)飽和 點(diǎn)。因此，設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)發(fā)電星、當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)載荷、安裝場地的面積、安裝的土地平整度等 選擇最佳的安裝高度。五、發(fā)電增益的計(jì)算公式Additionalyie/d = Albedo bifaciaiity g 公式適用圍：組彳牛傾角10。至30 f組件朝向正南r組件安裝方式為橫向或縱向。 上述公式中：a = 1.037A=組件前后間距E = 2.718B = 8.691H =組件最氐點(diǎn)和地面之間的距離c = 0.125F表為使用

10、上述公式得到的在不同的安裝高度、不同的反射率下的發(fā)電增益，其中組件安裝方式為橫向安裝，雙面因子65% ,組件正向朝南，傾角30度，間距2.5米。SURFACE TYPEconcre:e green feid white gra.e_ white roofng brigntv/hte2,3 ,C meta! snset oorng foiALBEDO6 %3：oecc23oeco27 % a beao42%3lbeco56 % a sedc8G %a bedo0.01.20%1.70%2.00%3.00%4.20%6.00%1 T f f f 10.12.30%rirrrr*tf?r3.30%ri r t$ 尸3.90%5.80%8.10% rir*