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哈希:發(fā)展中的雙面光伏發(fā)電

時(shí)間:2020-06-30 10:56來源:金利儀器 作者:金利儀器 點(diǎn)擊:
哈希:發(fā)展中的雙面光伏發(fā)電 什么是雙面光伏? 通過超越全球能源發(fā)電容量的吉瓦數(shù)(GW),雙面光伏正慢慢找到成為主流的方向。并且,越來越多收集到的組件性能數(shù)據(jù)都有助于獲得更可靠的效率增益預(yù)測。我們在本文中嘗試概括敘述了雙面光伏領(lǐng)域中的當(dāng)前研究、
  

       哈希:發(fā)展中的雙面光伏發(fā)電

 
       什么是雙面光伏?
 
       通過超越全球能源發(fā)電容量的吉瓦數(shù)(GW),雙面光伏正慢慢找到成為主流的方向。并且,越來越多收集到的組件性能數(shù)據(jù)都有助于獲得更可靠的效率增益預(yù)測。我們在本文中嘗試概括敘述了雙面光伏領(lǐng)域中的當(dāng)前研究、亟待解決的疑問以及技術(shù)開發(fā)等問題。
 
        相見于“另一面”
        過去二十年間,光伏(PV)已發(fā)展成為一種成熟的技術(shù),因此很難再有大幅度的效率提升。如今主要依靠縮減投資和運(yùn)營成本來實(shí)現(xiàn)降低平準(zhǔn)化度電成本(LCOE),而非通過技術(shù)進(jìn)步提高 PV 電池的能源輸出。
       然而,能顯著提高 PV 電池效率的比較可靠的方法是將組件的背面也用于發(fā)電。因此,在不擴(kuò)大組件占地的情況下,可同時(shí)利用反射或漫射的陽光進(jìn)行發(fā)電。
       人們似乎已對雙面光伏的巨大潛能達(dá)成了共識。但是,在能量輸出增益的模擬和測量方法尚未普遍建立的情況下,通過雙面 PV 組件預(yù)測的效率增長有著很大差異;這取決于假設(shè)的系統(tǒng)設(shè)置、地點(diǎn)和表面反照率以及所用的模擬算法。
        雙面光伏發(fā)電如何作用?
       其主要理念很簡單。除了用 PV 組件的一面來收集太陽光線外,還可通過背面采集來自多個(gè)角度的反射和散射光線以生產(chǎn)更多電力。除了對背面材料和內(nèi)部互聯(lián)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整外,電池技術(shù)和幾何結(jié)構(gòu)均以經(jīng)驗(yàn)證的單面組件原理為基礎(chǔ)。也就是說,在未來 10 年內(nèi),雙面 PV 很可能從一個(gè)發(fā)展遠(yuǎn)景順利轉(zhuǎn)變?yōu)楸粡V泛應(yīng)用的技術(shù),且預(yù)計(jì)世界市場占有率將高達(dá) 30-50%。
 
       發(fā)展中的雙面光伏發(fā)電
 
       優(yōu)化會(huì)對另一面的性能產(chǎn)生負(fù)面影響。因此,為雙面 PV 電廠尋求理想設(shè)置是一個(gè)復(fù)雜的挑戰(zhàn)。由于傾角是組件效率的一個(gè)重要因素,前后面的理想角度可以不同。 另一個(gè)參數(shù)則是組件的長度和各排組件之間的距離,即地面覆蓋率(GCR)。適應(yīng)太陽光束入射角度的高 GCR 值通常可提高一個(gè)發(fā)電廠的效率。但即使對單面PV 發(fā)電廠而言,較高的 GCR 值也會(huì)在太陽高度角較低的早晨或傍晚時(shí)分發(fā)生相互遮擋的情況。對于雙面光伏發(fā)電廠,遮擋則是一個(gè)更大的問題。理想狀態(tài)是在各排組件之間有足夠的空間形成一個(gè)大小適合的表面,使地面反射不被遮擋?墒沁@將降低地面覆蓋率和電廠的單位面積輸出。 與組件設(shè)置相關(guān)的參數(shù)還包括建筑高度和扭力管。扭力管的作用是跟蹤 PV 組件,因此應(yīng)將雙面組件放置于更高的位置,從而對更多來自地面的多角度的反照輻射光線進(jìn)行轉(zhuǎn)化;但建設(shè)成本也將由此增加。這一概念也同樣適用于為了避免安裝件構(gòu)成遮蔽而修改扭力結(jié)構(gòu)。   
 
       盡管早在 20 世紀(jì) 60 年代便已對雙面 PV 電池進(jìn)行了研究和開發(fā),其被廣泛使用的時(shí)代仍未到來。市場觀察員們的普遍解釋是,與單面系統(tǒng)相比,雙面系統(tǒng)缺少可信賴的產(chǎn)量增益計(jì)算方法。因此,投資者們繼續(xù)觀望,因無法完全知曉準(zhǔn)確的效率提升,而猶豫是否以更大的規(guī)模推動(dòng)雙面系統(tǒng)。即便在大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)的年代,組件背面的太陽能輻射模擬仍是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)。因此,全世界的公司和研究機(jī)構(gòu)持續(xù)對各種不同潛在相關(guān)參數(shù)及其對能量輸出的影響進(jìn)行調(diào)查研究。
 
       除了符合其他標(biāo)準(zhǔn)外,這些研究項(xiàng)目還覆蓋了:
       ● 地面反照率的影響
       ● 背板材料
       ● 系統(tǒng)設(shè)置和組件的幾何結(jié)構(gòu)
       ● 測量背面的太陽能輻射
       ● 系統(tǒng)設(shè)置&組件幾何結(jié)構(gòu)
       在單面 PV 組件中,被轉(zhuǎn)化為電力的太陽光束直接來自天空。與之相反,雙面組件的背面則收集在陰影迷宮、地面紋理和結(jié)構(gòu)型障礙中穿行的光線。而對一面太陽輻照度進(jìn)行優(yōu)化會(huì)對另一面的性能產(chǎn)生負(fù)面影響。因此,為雙面 PV 電廠尋求理想設(shè)置是一個(gè)復(fù)雜的挑戰(zhàn)。由于傾角是組件效率的一個(gè)重要因素,前后面的理想角度可以不同。
 
       另一個(gè)參數(shù)則是組件的長度和各排組件之間的距離,即地面覆蓋率(GCR)。適應(yīng)太陽光束入射角度的高 GCR 值通常可提高一個(gè)發(fā)電廠的效率。但即使對單面PV 發(fā)電廠而言,較高的 GCR 值也會(huì)在太陽高度角較低的早晨或傍晚時(shí)分發(fā)生相互遮擋的情況。對于雙面光伏發(fā)電廠,遮擋則是一個(gè)更大的問題。理想狀態(tài)是在各排組件之間有足夠的空間形成一個(gè)大小適合的表面,使地面反射不被遮擋?墒沁@將降低地面覆蓋率和電廠的單位面積輸出。
 
       與組件設(shè)置相關(guān)的參數(shù)還包括建筑高度和扭力管。扭力管的作用是跟蹤 PV 組件,因此應(yīng)將雙面組件放置于更高的位置,從而對更多來自地面的多角度的反照輻射光線進(jìn)行轉(zhuǎn)化;但建設(shè)成本也將由此增加。這一概念也同樣適用于為了避免安裝件構(gòu)成遮蔽而修改扭力結(jié)構(gòu)。
(責(zé)任編輯:金利儀器lyh)
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