不同安裝傾角對雙面光伏組件光伏電站發電量的影響研究

馬慶虎，張 勃，李 憲，李曉峰，白衛剛，王 珣，晏華斌

(國家電投集團青海光伏產業創新中心有限公司，西寧 810000)

0 引言

雙面光伏組件因背面可發電的特性而受到業界的廣泛關注。影響雙面光伏組件背面接收的太陽輻射量的因素主要包括：組件最低點離地高度、地面反射率、支架類型、組件安裝傾角等。本文主要研究了采用固定支架運行方式時，在保持支架前、后排間距不變的情況下，利用PVsyst 軟件模擬不同組件安裝傾角時，雙面光伏組件背面接收的太陽輻射量增益及光伏電站首年發電量的情況，以便于在有限的占地面積下，能夠充分利用雙面光伏組件背面發電這一特性，為后期光伏電站的設計方案比選、設計優化等工作提供依據。

1 不同安裝傾角時雙面光伏組件背面接收的太陽輻射量增益和光伏電站首年發電量情況

以某光伏電站(36°01′01′N、100°30′50′E)為例進行分析，該電站所在地的海拔高程為2880 m，年太陽輻射總量為6391 MJ/m2。

上述光伏電站的裝機容量為1.1 MW，組件采用445 Wp的雙面單晶硅光伏組件，逆變器采用系統電壓為1500 V、功率為185 kW 的組串式逆變器，箱式變壓器(下文簡稱“箱變”)采用容量為1 MW 的35 kV 升壓箱變；支架采用固定支架，支架上組件前沿到相鄰后排支架上組件前沿的間距為9.4 m，東西向相鄰2 排支架之間的間距為0.5 m，組件最低點離地高度為1.2 m；地面反射率取20%。

雙面光伏組件的安裝傾角范圍選擇20°～40°，以20°為基準，以1°為間隔，利用PVsyst 軟件模擬在不同安裝傾角下，雙面光伏組件背面接收的太陽輻射量增益和光伏電站首年發電量情況，具體如表1 所示。

圖1 為不同安裝傾角下光伏電站首年發電量的趨勢圖。

結合表1 和圖1 可知，在安裝傾角為20°～40°的范圍內，雙面光伏組件背面接收的太陽輻射量占其正面接收太陽輻射量的比例為6.09%～6.47%，組件安裝傾角以1°的幅度增長變化時，此占比的變化幅度不大。隨著組件安裝傾角的增大，雙面光伏組件背面接收的太陽輻射量逐漸增加，相對于組件安裝傾角為20°時組件背面接收的太陽輻射量而言，太陽輻射量增益從0.23%逐漸上漲至9.43%[1]。在支架上組件前沿到相鄰后排支架上組件前沿的間距為9.4 m 的情況下，當組件安裝傾角為33°時，雖然雙面光伏組件正面和背面接收的太陽輻射量不是最大值，但該安裝傾角時光伏電站的首年發電量最高。因此，該組件安裝傾角可作為此光伏電站光伏組件的最佳安裝傾角[2]。

2 結論

本文通過PVsyst 軟件模擬了雙面光伏組件光伏電站在采用固定支架運行方式且保持支架前、后排間距不變的情況下，組件采用不同安裝傾角時其背面接收的太陽輻射量增益及光伏電站首年發電量的情況，得到以下結論：

1)雙面光伏組件背面接收的太陽輻射量占其正面接收太陽輻射量的比例為6.09%～6.47%，組件安裝傾角以1°的幅度逐漸變化時，此比例的變化幅度不大。

2) 隨著組件安裝傾角的增加，雙面光伏組件背面接收的太陽輻射量增益也逐漸增加；相對于組件安裝傾角為20°時組件背面接收的太陽輻射量而言，太陽輻射量增益為0.23%～9.43%。

3) 在支架上組件前沿到相鄰后排支架上組件前沿的間距為9.4 m 的情況下，組件安裝傾角為33°時雙面光伏組件正面和背面接收的太陽輻射量雖不是最大值，但屬于相對較高水平，該安裝傾角下光伏電站的首年發電量最高。

綜上所述，光伏電站采用雙面光伏組件的設計方案比選和設計優化，不僅要考慮組件背面接收的太陽輻射量增益，同時還需考慮光伏電站的首年發電量情況，以便于在有限的占地面積內最大化利用雙面光伏組件的背面發電特性。