双面组件的发电量计算方法

双面组件的发电量计算方法、前言普通光伏组件的发电量计算，一般采用下列公式。长期以来，普遍采用首先由Liu和Jonlan住1962年提出,后来由Kltin在1977年改道的 计算方法.认为散射和地面反射是各向同件的.俩辐面卜的月平均太阻噩班最的计算公式为心可吟沁同号%豌号斗，(2-47tt)或展印(4忸4产产)+产署)仁坤式中，不为懒抖血上的月平均太阳总翎照量三瓦为水平面上的月平均太阳直射幅照睛;山为水 二上的月平均太阳放射都照后后沏魄斜面勺水平面上的H太阳苴时轴黑星之比的月平均 :对于北半球朝向赤道仃二0口)的倾斜面上，可简化为 cnfl(p -/?)4 ( tt/1 S00 ) a) sin (ip -x4g)。口对pwgSnin。J f Tt/180, )tu,：疝i 铲”必二中是各月代表日的日落酎南，由下式的定;J = tn fl ： Hn-(W( 一 flMtHII炉- Ml ( ip 日)21话)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 additionalenergy yield of bifacial solar modules ”(翻译时有节选)、双面电池技术双面组件顾名思义就是正、反面都能发电的组件。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率分别达到21.5% 和 16.7% 。Trent contacts、ftear con-tacts-A: STANDARD PRtB:&tFAClAL SOLAR CELL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TPO高反射率材料，双面发电的增益可达到25%。，v T-fjnSSSr Jr_.二 _/_.ErT 工.yHe |ht cf bettor c-dgt 4 e5 M ibew grourKf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。屋面类型反射率绿草地23%混凝土16%白漆屋面60-80%白砾石27%白金属屋面56%浅灰防水材料62%白防水材料（光伏专用） gn以表：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/ISCground 。Csbk? of solar panelVoltmeterFlat roof or ground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% 。255620*、 L/of J 第&% 0OlJ 0.40.6 DE9installation heigbt m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。在0。，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=组件最低点和地面之间的距离c = 0.125下表为使用上述公式得到的在不同的安装高度、不同的反射率下的发电增益，其中组件安装方式为横向安装，双面因子65% ,组件正向朝南，倾角 30度，间距2.5米。SURFACE TYPEcorcretsgreen 5e Id久一二nahnee:，00正乍位。(1，2 - 3 - 4 - 52。- 2 Q 30. T-i T ,上 二X生 OHHNawnsSN一 ALBEDO6羯卬区“ 23 H2 aedc 丁代m it1，口 二G粕Mbeg 前幅不定K B二%司区二01.20%1.70 %2.00%3.00%4 20%6.00, t i =t，w- r e r e- - - - - - - - r - f - -i - - + - -i “ - - - -i 3.60%320%6.10%9.10%理 0%13.20%! t n t ,; v r , r w v , i r sf h t iw r b v r w r a* i , v r r r i ， n ,1 w n *r - v400%5.80%680%10.W%U,10 %20.20%,X J J II L A I, AI I, X A G a B, a J X J. . J J J, A I ，L L Bi & J K. fl L 8 H K 9 J % J .1. Ji !事/ ELLAKL I 9 Ei J 4, X.鼻目 J J J J J X J X. J. J X4.30%6 20%730%10.80%15.10%21 50%