基于PVsyst的单面与双面光伏组件最佳安装倾角对比

随着光伏发电技术不断进步,单面光伏组件与双面光伏组件的价差不断缩小。得益于发电量增益大,双面光伏组件在实际项目中受到愈来愈多的青睐。当光伏发电项目采用单面或双面光伏组件时,光伏组件的最佳安装倾角成为一个重要的考虑因素。选取了3个太阳能资源等级地区,利用PVsyst对在这3个地区建设的光伏电站分别采用单面和双面光伏组件时的安装倾角与光伏电站首年发电量及光伏组件正面接收的太阳辐照量之间的关系进行了仿真模拟。得到以下结论:1)以光伏电站首年发电量最大为衡量标准时,双面光伏组件的最佳安装倾角大于或等于有阴影遮挡的单面光伏组件的最佳安装倾角,但小于无阴影遮挡的单面光伏组件的最佳安装倾角。2)就单面光伏组件而言,无阴影遮挡条件下增加光伏组件安装倾角带来的发电量增益高于有阴影遮挡安装条件时。3)在无阴影遮挡情况下,在一定范围内增大单面光伏组件的安装倾角可以相应提升其发电量;相对于双面光伏组件,无阴影遮挡的单面光伏组件通过适当提高其安装倾角所获得的发电量增益较小,且增大安装倾角,光伏阵列之间的间距也需要相应增加,这会增大用地量,从而增加项目总成本。因此,在实际项目中,尽可能采用双面光伏组件是一个较为理想的选择。

双面光伏组件建模及发电性能研究

针对双面光伏组件建立一种耦合模型,可用于模拟双面光伏组件在实际运行过程中的输出特性。采用视角系数法建立便于模拟背面辐照度的二维辐照度模型,提出一种简化计算方法来求解七参数电学模型,并根据能量守恒的非稳态热学模型来估计电池温度。之后通过输入参数的传递,对耦合模型进行求解,并通过实验数据验证模型的准确性。结果表明:辐照度模型可对不同天气条件下双面光伏组件辐照度进行模拟,晴天时更准确,均方根误差仅为6.9%;采用简化方法求解的七参数电学模型,求解结果与实测值较吻合,在最大功率处的功率偏差仅为0.4 W;所建立的耦合模型可对双面光伏组件单日输出功率及年度发电性能进行评估,模拟结果与实测数据吻合较好。

基于户外并网光伏电站运行数据的双面光伏组件发电性能研究

在湖南省湘潭地区某建筑屋顶建设光伏电站实证平台,跟踪分析了该平台中户外并网光伏电站在2020年10月—2021年9月这1年间的运行实证数据。总结了光伏电站所在地的气候情况及实测的太阳辐照情况,有针对性地对比了传统单面光伏组件与不同类型双面光伏组件的发电表现,分析了采用不同类型跟踪支架系统的双面光伏组件的发电量增益情况。相关结果可为光伏产品选型和当地光伏发电系统设计提供有效的数据支撑。

采用双面光伏组件的光伏电站在系统集成设计中应考虑的因素分析

采用双面光伏组件是一种能够有效提升光伏电站发电量的手段。基于双面光伏组件的特点,通过列举行业内常用的双面光伏组件辐照度数学模型,对影响双面光伏组件发电量的地面反射率、前后排光伏阵列间距、光伏组件最佳安装倾角和光伏组件离地高度这几个主要因素进行了研究,并通过PVsyst软件对这几个主要因素进行了逐一仿真验证,从实际应用角度提出了采用双面光伏组件的光伏电站在系统集成设计中应考虑的几个因素。研究结果表明:1)双面光伏组件的最佳安装倾角比单面光伏组件的最佳安装倾角大,根据地区、地面反射率的不同,二者的差值大致在2°~10°之间;2)提高光伏组件离地高度可以增加双面光伏组件的发电量,而发电量增益大小会因光伏组件所在地纬度的不同有所不同,实际光伏电站的系统集成设计中,可选择最具经济性的光伏组件离地高度;3)在光伏组件最佳安装倾角过低的地区,光伏组件的自遮挡效应严重,需要根据实际情况选择是否采用双面光伏组件。

不同反射角度和地面背景下双面光伏组件的发电特性研究

为研究不同反射角度下不同地面背景对双面光伏组件发电增益的影响,以6个N型455 Wp的单晶双面光伏组件为研究对象,搭建了其发电特性测试平台,分别将同功率的双面光伏组件布置在防水卷材、瓷砖、白水泥、乳胶漆、草坪、铝箔6种地面反射材料上方,以36°倾角固定安装后,调整反射角度在0°~24°范围内变化,对光伏组件正面辐射、反射辐射、光伏组件工作电流、工作电压、组件发电量等性能参数实时测试,并与单面组件各性能进行对比分析。研究结果表明:单晶双面光伏组件发电量增益随地面材料反射率增大而增大。6种地面材料中,铝箔地面在安装倾角为24°时组件发电平均增益最大(达到27%)。6种地面材料背景下,所有组件阴天的发电量增益高于晴天。

双面光伏组件的发电特性探讨

光伏发电具有清洁、高效、可再生等诸多优点,应大范围推广与普及。采取有效措施对双面光伏组件加以应用,可以确保光伏发电质量和水平实现显著提升。对双面光伏组件的发电特性进行了探究。

双面光伏组件辐照度模型的研究

针对双面光伏组件正面和背面获均能吸收太阳光的特点,通过光线跟踪辐照度模型分析,构建区分阴影区和无阴影区的热传输理论视觉因子太阳辐照度模型。模拟结果表明:当双面光伏组件倾斜角比单面组件增加约4°,在地面反射率为30%和50%的情况下,年辐照度增益可提高17.41%和28.79%;且随着离地高度与行间距增加,年辐照度可进一步提高。双面光伏组件辐照度模型为双面光伏组件电站安装时的地面反射率、最佳倾斜角、离地高度及行间距的设置提供了理论支撑。

双面光伏组件辐照度模型的建构与研究

文章构造了双面光伏组件的辐照度计算模型,用于评估双面光伏组件的总可接收太阳辐射能量,其中组件的正面辐照度基于Perez散射模型计算,组件的背面辐照度基于使用配置因子和入射角校正因子的模型计算。文章研究了双面光伏组件及阵列的配置参数(组件的倾斜角度)对光伏组件及阵列的可接收总太阳辐射能量的影响。研究结果表明,一定条件下光伏组件及阵列的配置参数的某些最优值可以使光伏组件及阵列获得最大的总太阳辐射能量。

双玻双面光伏组件发电量测试分析

选取了单玻、双玻单面、双玻双面等不同类型组件共6块,安装在不同的地面环境,通过在户外对其发电效率进行长时间跟踪测试,对测试数据进行归一化处理,分析组件单位辐照、单瓦功率的发电效率,为电站投资建设方对双玻双面组件的选型提供理论支持。

双面光伏组件发电性能影响因素理论与实验研究

基于视角系数模型,理论计算与实验分析双面光伏组件的背面辐照度分布,根据组件背面的辐照度模型和太阳电池等效电路的单二极管模型,采用I-V曲线叠加法计算其微失配损耗;并提出简化反射光谱模型准确计算反射太阳光谱,以光谱失配因子量化反射光谱对双面组件背面发电性能的影响,结合组件背面辐射视角系数模型,建立双面组件背面功率输出的计算方法。针对影响双面光伏组件发电性能影响因素,进行仿真和实验,结果表明:双面光伏组件的因背面辐照不均匀引起的微失配损失一般小于3.0%,草地、水泥地面、雪地的损失分别为0.3%~0.5%、0.5%~1.0%、1.0%~3.0%,由于光伏组件安装架的遮挡,微失配损失将增加0.5%~3.3%;不同安装地面下,双面光伏组件背面反射光谱差异大,通过反射光谱修订能将双面光伏组件背面功率预测准确率由76.3%提升到92.3%。

基于PVsyst回归分析的双面光伏组件年发电增益模型

基于PVsyst软件,模拟不同安装条件下双面光伏组件年发电情况,对模拟数据进行回归分析。针对线性回归模型存在的缺陷,通过分析安装因素对双面增益的影响机理,确定基函数并建立非线性模型。经验证此模型准确度良好,预测平均绝对百分比误差为11.31%。此外,利用通径分析,比较安装因素对双面增益的影响程度,得出反射率的影响程度最大,其次为散射系数、离地高度、组件倾角。

基于蒙特卡罗方法的双面光伏组件年发电性能研究

采用蒙特卡罗方法,建立以地面为反射源,以随机数对反射光线进行模拟的物理模型,得到自地面漫反射而到达光伏组件背面的辐照量。然后根据已知的辐照量,对位于江苏泰州双面光伏组件电站的年发电量和年"双面"发电增益进行了理论模拟和实验对比,理论和实验结果均验证了该研究提出的方法的可行性。最后,该文结合对比结果对特定地区双面光伏组件的安装倾角、安装高度、地面反射率等参数进行了优化。

双面光伏组件I-V测试方法研究

主要研究双面光伏组件的电性能测试,通过选择6种不同的双面光伏组件,分别采用等效光强法、双面同步打光法以及公式法进行实验验证。通过实验发现:不同测试方法对同一块组件进行I-V测试的结果差异较大,但这种差异在不同类型组件测试中并不一致,所以3种测试方法并不能简单地等同。最后根据光伏组件应用场景分析,推荐使用SEMI的双面同步闪光法对双面光伏组件进行I-V测试。

基于户外实证的双面光伏组件输出特性数值模拟优化研究

文章首先利用双面光伏组件试验平台测量不同安装方式下双面光伏组件的输出特性,而后利用PVsyst软件对双面光伏组件的输出特性进行仿真模拟,并将仿真模拟结果与实验测量结果进行对比。文章还针对佛山地区的气候特征,提出了地面反射率的最优化设置方法。此外,对于垂直安装的双面光伏组件,利用不同月份的模拟结果,分析了IAM模型的选择问题。分析结果表明,在太阳能资源较好(灰霾日较少)的情况下,选用Ashrae Parametrization模型,可得到更加准确的模拟结果。

不同材质地面上双面光伏组件发电性能户外实证测试

将双面光伏组件安装在不同材质地面上,研究了双面光伏组件在户外环境下的发电性能。结果表明:在当前组件安装方式下,沙土地面上相同标称功率的双面光伏组件的年平均发电量比常规单面光伏组件的增益18.21%;水泥白漆地面上相同标称功率的双面光伏组件的年平均发电量比常规单面光伏组件的增益24.33%;碎石地面上相同标称功率的双面光伏组件的年平均发电量比常规单面光伏组件的增益18.72%。

单面和双面光伏组件最佳安装倾角的设计对比研究

随着双面光伏组件与单面光伏组件制造成本差距的快速缩小,根据《中国光伏产业发展路线图(2020年版)》,双面光伏组件的市场占有率在2020年已攀升至30%以上。由于双面光伏组件具有背面发电量增益的特性,当光伏发电系统采用固定支架时,单面光伏组件和双面光伏组件的安装倾角在设计时存在一定差异。选取宁夏回族自治区中卫市中宁县、山东省滨州市沾化区、江西省新余市3个地区分别作为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类太阳能资源区及不同地面反射率的项目代表地,通过PVsyst软件建模,对不同项目地光伏发电系统分别采用单面光伏组件和双面光伏组件时的最佳安装倾角进行仿真分析。研究结果表明:大部分应用场景下,双面光伏组件的最佳安装倾角一般比单面光伏组件的最佳安装倾角略高,双面与单面光伏组件最佳安装倾角之间差值的绝对值与双面光伏组件背面发电量增益值呈正相关。以期该研究结果可为当下及未来光伏组件最佳安装倾角设计提供参考思路。

双面光伏组件的功率测试

双面光伏组件由于正反两面均能发电而受到关注,如何测试其功率是当下研究的热点。对目前行业内最新的3项标准草案和1项测试方案进行了介绍和比较,并对其测试方法提出了参考建议。通过试验发现:在不同标准的指导下,同一块组件功率的测试结果差异较大,双面光伏组件的功率测试需要统一的方案。

双面光伏组件在多类型光伏电站中的发电特性研究

针对双面光伏组件在水面、农光互补、平单轴、彩钢瓦等不同背景和不同支架类型光伏电站中的发电特性进行了分析与实证,结果表明:在水上光伏电站,双面光伏组件较单面光伏组件的年均发电量增益为5.39%;在农光互补光伏电站,双面光伏组件较单面光伏组件的年均发电量增益达11.96%;采用平单轴跟踪支架的双面光伏组件较采用固定支架的单面光伏组件的年均发电量增益达20.17%;以10°倾角铺设时,白色彩钢瓦上的双面光伏组件较蓝色彩钢瓦上的单面光伏组件的年均发电量增益可达9.11%。利用PVsyst软件对上述电站进行发电量模拟,结果显示:采用平单轴跟踪支架的双面光伏组件的模拟结果与实际数据基本一致;彩钢瓦屋顶电站的模拟值与实际值趋势一致,但实际值比模拟值偏低;水上光伏电站的模拟值和实际值在夏季的趋势相同,但在冬季时相差较大;农光互补光伏电站受地面植被的影响,其模拟值和实际值有较大差别。

不同安装倾角对双面光伏组件光伏电站发电量的影响研究

双面光伏组件采用固定支架运行方式时,在保持支架前、后排间距不变的情况下,当双面光伏组件的安装倾角不同时,组件背面接收的太阳辐射量不同,从而导致光伏电站总发电量也会不同。采用PVsyst软件模拟了不同安装倾角时双面光伏组件背面接收的太阳辐射量增益及光伏电站首年发电量情况,以便在有限的占地面积下充分利用双面光伏组件背面发电的特性,以期为今后光伏电站的设计方案比选、设计优化等工作提供依据。

双面光伏组件与光伏跟踪系统相结合的应用研究

针对双面光伏组件与光伏跟踪系统相结合的应用进行了研究,分析了不同安装形式、不同安装位置、不同地面类型时,双面光伏组件的发电特性。研究结果可为日后光伏跟踪项目的设计提供依据。