不同應(yīng)用場景下n型雙面雙玻光伏組件發(fā)電能力比對

蔣鴻飛

摘 ?要：選取主流n型雙面雙玻組件共計(jì)10片，在西北構(gòu)建戶外小型并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)。根據(jù)真實(shí)并網(wǎng)工作狀態(tài)下，組件在不同的地面應(yīng)用場景及微環(huán)境中的長期運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時(shí)基于單一變量原則，對比組件在不同應(yīng)用場景的發(fā)電能力及發(fā)電效率提升比例，為光伏電站商業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用及設(shè)備選型提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：n型雙面雙玻光伏組件;發(fā)電量;發(fā)電效率;多應(yīng)用場景比對

中圖分類號(hào)：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）22-0077-03

Abstract： A total of 10 mainstream n-type double-sided double-glass modules are selected to build outdoor small grid-connected photovoltaic power generation system in the northwest. According to the real grid-connected working state， the long-term operation data of components in different ground application scenarios and micro-environment， and based on the principle of single variable， the power generation capacity and efficiency improvement proportion of components in different application scenarios are compared， which provides a basis for the commercial application and equipment selection of photovoltaic power stations.

Keywords： N-type double-sided double-glass photovoltaic module; power generation; power generation efficiency; multi-application scenario comparison

引言

隨著光伏行業(yè)的發(fā)展，越來越多的新型光伏組件產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)[1]，而其關(guān)注的方向主要為：尋求更高的發(fā)電效率，提升單位面積的發(fā)電產(chǎn)出;同時(shí)解決已有商業(yè)化產(chǎn)品所出現(xiàn)的穩(wěn)定性、老化性等問題。自2015年開始，中國國家能源局每年實(shí)行的光伏扶植專項(xiàng)計(jì)劃“光伏領(lǐng)跑者計(jì)劃”[2]，主要目的是為了引領(lǐng)我國先進(jìn)光伏技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。在此前進(jìn)行的第三批領(lǐng)跑者項(xiàng)目中，“雙面雙玻產(chǎn)品在所有此批項(xiàng)目中的占比達(dá)52%，在技術(shù)領(lǐng)跑者3個(gè)基地6個(gè)標(biāo)段中更是有4個(gè)標(biāo)段申報(bào)了雙面技術(shù)”[3]。而此主要是歸因于雙面雙玻技術(shù)較好的組件抗隱裂和抗PID及長期老化性能，同時(shí)背面發(fā)電提升了整體組件發(fā)電量。在實(shí)際應(yīng)用中，其發(fā)電增益在不同的應(yīng)用場景存在較大差異。

本文主要針對n型雙面雙玻組件，將其安裝在不同應(yīng)用場景及微環(huán)境中，通過長期的數(shù)據(jù)監(jiān)測，運(yùn)用單一變量法，分析不同應(yīng)用場景下組件的發(fā)電量、發(fā)電效率的差異，為光伏電站商業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用及設(shè)備選型提供依據(jù)。

1 測試環(huán)境與試驗(yàn)方法

發(fā)電能力對比測試在寧夏銀川進(jìn)行，坐標(biāo)為北緯38°20′東經(jīng)106°13′，其屬國內(nèi)光資源一類地區(qū)，光照充足，年均日照小時(shí)數(shù)超過3200h。另外，當(dāng)?shù)氐奶柟庾V與AM1.5光譜較為吻合，為典型的光伏應(yīng)用區(qū)域。

為了獲得雙面雙玻組件在真實(shí)工作情況下的發(fā)電能力，將通過建立真實(shí)的光伏系統(tǒng)的方式進(jìn)行。所有的光伏組件通過串聯(lián)的方式連接，并通過并網(wǎng)型逆變器連接上網(wǎng);同時(shí)每片組件均安裝有優(yōu)化監(jiān)控器，以獲取每片組件的運(yùn)行參數(shù)。組件的安裝方式均為固定支架橫向安裝，方位角為正南0°，安裝傾角為30°。12片組件共計(jì)被分為六組，每組兩片組件一上一下分別安裝于同一固定支架。其中雙面雙玻五組組件分別安裝于以下五個(gè)地面應(yīng)用場景，人工草地、水泥地、沙地、白漆、土地。另外一組n型單面組件安裝于土地。各地面場景覆蓋面積為支架投影截面的9倍，支架位于正中，同時(shí)保證各支架間距離以確保無遮擋等干擾因素。另外，針對各地面類型，分別架設(shè)光譜儀及積分球的吸收法測量各地面的反射率[4]。其中，需要尤其說明草地為人工草地，其主要考慮因素為，在不同季節(jié)，由于草皮的生長將導(dǎo)致其反射率發(fā)生變化，為測試提供了一個(gè)不確定的變量，因此在本次試驗(yàn)中采用人工草皮以避免以上變化所帶來的影響。

本文共計(jì)采用10片n型雙面雙玻組件及2片n型單面白色背板組件，為避免由于個(gè)體差異給最終結(jié)果帶來的影響，所有的組件均選自同一廠家，相同原材料的同一個(gè)生產(chǎn)批次，以確保產(chǎn)品的一致性;同時(shí)組件的外觀及隱裂等均無問題。為了避免光致衰減[5]給結(jié)論帶來的影響，先對光伏組件進(jìn)行了5kWh/m2的預(yù)處理后[6]，進(jìn)行的組件產(chǎn)品輸出功率標(biāo)定。針對雙面雙玻的輸出功率標(biāo)定，采用IEC標(biāo)準(zhǔn)推薦的測試方法[7]，同時(shí)采用瞬態(tài)分段的測試方法進(jìn)行組件的功率標(biāo)定[8]。為了體現(xiàn)雙面組件的發(fā)電量增益，本文在以下計(jì)算過程中所使用的雙面組件功率為組件正面的標(biāo)定功率數(shù)據(jù)。針對n型單面組件，采用傳統(tǒng)的功率標(biāo)定方法進(jìn)行。

以上方式主要保證使用的光伏組件，從穩(wěn)定性、一致性等方面處于相同等級(jí)。同時(shí)，在這個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)控周期范圍內(nèi)，不定期的對組件表面灰塵進(jìn)行清潔，以盡可能的減少灰塵遮擋對于發(fā)電量的影響。整個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)控周期為12個(gè)月，以自然年為單位。以上的測試準(zhǔn)備、安裝及維護(hù)工作等，均為最終進(jìn)行單一變量對比提供支持。

2 結(jié)果與分析

通過表4可以看到，人工草地應(yīng)用場景下，上層組件的發(fā)電量增益最大，為6.21%。而增益最低的為沙地，僅為1.81%。

3 結(jié)論

本文將同類型組件安裝在不同的地面環(huán)境應(yīng)用場景，在戶外進(jìn)行12個(gè)月的發(fā)電量及發(fā)電效率的跟蹤，通過單一變量理論，對比雙面雙玻組件在不同應(yīng)用場景的發(fā)電能力。通過以上獲取的數(shù)據(jù)可知：

（1）n型雙面雙玻組件其發(fā)電效率整體優(yōu)于n型單面組件，主要由于雙面組件兩面都可以發(fā)電，組件背面吸收地面反射的光后發(fā)電，提高了整體組件的發(fā)電量。

（2）不同地面應(yīng)用場景，由于不同的反射率，導(dǎo)致安裝在其上的n型雙面雙玻組件的發(fā)電效率影響較大，其中在選擇的五種應(yīng)用場景（包含人工草地、土地、沙地、水泥、白漆）中，發(fā)電量的最大差異達(dá)為10.06%，即相同的組件安裝在白漆地面比安裝在土地地面增加超過10%的發(fā)電量。土地與沙地的發(fā)電量增益較為接近，且小于人工草皮的發(fā)電量增益。

（3）在不同應(yīng)用場景中，上層安裝組件的發(fā)電量均高于下層安裝組件，且在人工草地應(yīng)用場景中，上下層組件發(fā)電量差異最大，為6.21%。

參考文獻(xiàn)：

[1]熊紹珍，朱美芳.太陽能電池基礎(chǔ)與應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2009.

[2]中國光伏領(lǐng)跑者[EB/OL].http：//www.gflpz.com/，2018.

[3]董梓童.雙面雙玻組件或成市場新寵[N].中國太陽能報(bào)，2018-8-27（017）.

[4]廖海林.基于積分球氣室的光學(xué)氣體檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].重慶大學(xué)，2016.

[5]王惠.光伏組件電池片光致衰減特性的研究[M].新型工業(yè)化，2017（01）：005.

[6]IEC 61215：2005，Terrestrial photovoltaic（PV） modules-Design qualification and type approval.

[7]IEC TS 60904-1-2，Photovoltaic devices-Part 1-2： Measurement of current-voltage characteristics of bifacial photovoltaic （PV）devices.

[8]陳喜平，何濤，張昌遠(yuǎn)，等.n型光伏組件的電性能測試技術(shù)研究[J].太陽能學(xué)報(bào)，2015，36（6）.