相比于
單面電池板，雙面電池板的背面同樣能夠吸收太陽(yáng)光從而提高雙面組件的發(fā)電量。而影響雙面組件的發(fā)電因素有哪些，如何對(duì)這些因素進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)從而達(dá)到更高的系統(tǒng)發(fā)電量是電站承包商和客戶(hù)所關(guān)心的問(wèn)題。
本文將介紹一種預(yù)測(cè)地面電站雙面組件發(fā)電增益模擬的模型，并通過(guò)應(yīng)用這個(gè)模型到各種不同的系統(tǒng)參數(shù)配置如地面反射率、組件安裝高度、組件對(duì)地表的覆蓋度(GCR)、陰影遮擋來(lái)分析雙面組件發(fā)電增益的變化。根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以設(shè)計(jì)出在具體項(xiàng)目地最優(yōu)的系統(tǒng)安裝參數(shù)從而達(dá)到更優(yōu)的雙面發(fā)電增益。
目前主流的軟件模擬廠商和第三方研究機(jī)構(gòu)普遍采用兩種光學(xué)模型來(lái)模擬雙面組件的發(fā)電增益分別是視角系數(shù)模型(View-factor model)和光線(xiàn)追蹤模型(Ray-tracing model),接下來(lái)將詳細(xì)解釋下這兩種光學(xué)模型。
視角系數(shù)模型主要是PVSyst, SAM, ISC Konstanz這些廠家和機(jī)構(gòu)在運(yùn)用，視角系數(shù)在雙面組件仿真中，主要用來(lái)表示：從地面發(fā)射出來(lái)的輻照量，有多少能被組件的背面接收到。假設(shè)：地面為A1，組件背面為A2，則F
A1→A2表示A1反射的輻照量，有多少比例可以被A2接收。Ufuk
Alper Yusufoglu在2014年第四屆國(guó)際晶硅光伏會(huì)議上介紹了視角系數(shù)的模型，計(jì)算公式如下：
以上公式中：A1是指地面，A2是指組件背面，θ1是A1法線(xiàn)n1與A1和A2之間連線(xiàn)s的夾角，θ2是A2法線(xiàn)n2與A1和A2之間連線(xiàn)s的夾角。而早在1981年U. Gross在Letters in heat and mass transfer 8.3期刊中就將此公式解開(kāi)，求解示意圖如下所示：
影響雙面組件背面發(fā)電增益的主要因素有地面反射率、組件安裝高度、組件對(duì)地表的覆蓋度(GCR)、陰影遮擋等。下面將用PVsyst軟件(基于視角系數(shù)光學(xué)模型)來(lái)模擬每種因素對(duì)雙面組件背面發(fā)電的影響。
2.1 地面反射率對(duì)雙面發(fā)電的影響
理論上來(lái)說(shuō)地面反射率越高則雙面組件背面接收到的輻照越高，從而雙面增益越高。但是雙面增益與地面反射率的具體關(guān)系如何，還需要進(jìn)一步研究。
下圖用軟件模擬了在5個(gè)不同城市中的地面反射率和雙面增益的關(guān)系，基本可以看出雙面增益與地面反射率呈現(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系。這點(diǎn)比較容易理解，因?yàn)殡p面組件背面總輻照度公式中，總輻照度與反射率也是線(xiàn)性關(guān)系，說(shuō)明模擬的結(jié)果與理論是吻合的。
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