不同應用場景下n型雙面雙玻光伏組件發電能力比對

蔣鴻飛

摘 ?要：選取主流n型雙面雙玻組件共計10片，在西北構建戶外小型并網型光伏發電系統。根據真實并網工作狀態下，組件在不同的地面應用場景及微環境中的長期運行數據，同時基于單一變量原則，對比組件在不同應用場景的發電能力及發電效率提升比例，為光伏電站商業領域應用及設備選型提供依據。

關鍵詞：n型雙面雙玻光伏組件;發電量;發電效率;多應用場景比對

中圖分類號：TM615 文獻標志碼：A 文章編號：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

隨著光伏行業的發展，越來越多的新型光伏組件產品不斷涌現[1]，而其關注的方向主要為：尋求更高的發電效率，提升單位面積的發電產出;同時解決已有商業化產品所出現的穩定性、老化性等問題。自2015年開始，中國國家能源局每年實行的光伏扶植專項計劃“光伏領跑者計劃”[2]，主要目的是為了引領我國先進光伏技術產品應用和產業升級。在此前進行的第三批領跑者項目中，“雙面雙玻產品在所有此批項目中的占比達52%，在技術領跑者3個基地6個標段中更是有4個標段申報了雙面技術”[3]。而此主要是歸因于雙面雙玻技術較好的組件抗隱裂和抗PID及長期老化性能，同時背面發電提升了整體組件發電量。在實際應用中，其發電增益在不同的應用場景存在較大差異。

本文主要針對n型雙面雙玻組件，將其安裝在不同應用場景及微環境中，通過長期的數據監測，運用單一變量法，分析不同應用場景下組件的發電量、發電效率的差異，為光伏電站商業領域應用及設備選型提供依據。

1 測試環境與試驗方法

發電能力對比測試在寧夏銀川進行，坐標為北緯38°20′東經106°13′，其屬國內光資源一類地區，光照充足，年均日照小時數超過3200h。另外，當地的太陽光譜與AM1.5光譜較為吻合，為典型的光伏應用區域。

為了獲得雙面雙玻組件在真實工作情況下的發電能力，將通過建立真實的光伏系統的方式進行。所有的光伏組件通過串聯的方式連接，并通過并網型逆變器連接上網;同時每片組件均安裝有優化監控器，以獲取每片組件的運行參數。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地面應用場景，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，由于草皮的生長將導致其反射率發生變化，為測試提供了一個不確定的變量，因此在本次試驗中采用人工草皮以避免以上變化所帶來的影響。

本文共計采用10片n型雙面雙玻組件及2片n型單面白色背板組件，為避免由于個體差異給最終結果帶來的影響，所有的組件均選自同一廠家，相同原材料的同一個生產批次，以確保產品的一致性;同時組件的外觀及隱裂等均無問題。為了避免光致衰減[5]給結論帶來的影響，先對光伏組件進行了5kWh/m2的預處理后[6]，進行的組件產品輸出功率標定。針對雙面雙玻的輸出功率標定，采用IEC標準推薦的測試方法[7]，同時采用瞬態分段的測試方法進行組件的功率標定[8]。為了體現雙面組件的發電量增益，本文在以下計算過程中所使用的雙面組件功率為組件正面的標定功率數據。針對n型單面組件，采用傳統的功率標定方法進行。

以上方式主要保證使用的光伏組件，從穩定性、一致性等方面處于相同等級。同時，在這個數據監控周期范圍內，不定期的對組件表面灰塵進行清潔，以盡可能的減少灰塵遮擋對于發電量的影響。整個數據監控周期為12個月，以自然年為單位。以上的測試準備、安裝及維護工作等，均為最終進行單一變量對比提供支持。

2 結果與分析

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

3 結論

本文將同類型組件安裝在不同的地面環境應用場景，在戶外進行12個月的發電量及發電效率的跟蹤，通過單一變量理論，對比雙面雙玻組件在不同應用場景的發電能力。通過以上獲取的數據可知：

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

（2）不同地面應用場景，由于不同的反射率，導致安裝在其上的n型雙面雙玻組件的發電效率影響較大，其中在選擇的五種應用場景（包含人工草地、土地、沙地、水泥、白漆）中，發電量的最大差異達為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%的發電量。土地與沙地的發電量增益較為接近，且小于人工草皮的發電量增益。

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

參考文獻：

[1]熊紹珍，朱美芳.太陽能電池基礎與應用[M].北京：科學出版社，2009.

[2]中國光伏領跑者[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，2018-8-27（017）.

[4]廖海林.基于積分球氣室的光學氣體檢測系統設計與實現[D].重慶大學，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，等.n型光伏組件的電性能測試技術研究[J].太陽能學報，2015，36（6）.