双面组件的发电量计算方法

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1、双面组件的发电量计算方法一、前言普通光伏组件的发电量计算，一般采用下列公式。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“Calculatingtheadditionalenergyyieldofbifacialsolarmodules”（翻译时有节选）二、双面电池技术双面组件顾名思义就是正、反面都能发

2、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

3、表面效率和背面效率分别达到21.5%和16.7%。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

4、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%。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。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

5、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

6、组件的ISCground，那么测试点的反射率为：ISCsky/ISCground。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%。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

7、、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°至30°，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。