关键词：双面光伏组件；发电模型；实证研究；发电量增益；发电量模拟
引言
光伏组件作为光伏电站的核心设备，具有安装数量大，采购成本高等特点。其电性能和热性能的稳定性决定了光伏电站的发电量多少和电站运行成本投入。伴随着国内光伏市场的快速发展，部分组件厂家超速扩产或建厂投产，造成整个生产链条出现不同层次的质量问题，导致现今低质量光伏组件大比例出现。同时，光伏电站的规模化扩张带来的直接后果是人员流动的频繁以及施工环节管理的粗狂，光伏组件安装过程管控不到位造成光伏组件热斑、隐裂、人为破损等质量问题的大面积出现，影响了光伏电站整体高效稳定运行。本文结合国家相关规范要求及光伏组件安装实际情况，对光伏组件常见质量问题进行分析，对光伏组件安装质量控制进行总结，旨在从管理层面系统梳理光伏电站组件安装质量控制有效措施，保证光伏电站高效稳定运行。
1双面光伏组件的类型及特点
目前，双面光伏组件有两条技术路线，即 n型双面光伏组件和 p 型双面光伏组件。双面光伏组件按照使用的电池类型主要可以分为 3 类，分别是：n-PERT 双面光伏组件、n-HIT 双面光伏组件和 p-PERC 双面光伏组件。各类型双面光伏组件的具体特点如表 1 所示。与传统光伏组件只能利用正面入射的光照不同，双面光伏组件的背面也具备光电转换的能力。表征双面光伏组件的主要参数除了转换效率之外，还有一个重要的指标是双面率(Bifaciality)，即背面效率与正面效率的百分比。n-PERT 双面光伏组件具有少子寿命高、无光致衰减效应、弱光响应佳、温度系数低的特点；且其双面率可达到 90%，远高于 p-PERC 双面光伏组件，背面发电量增益更高。在有限的安装面积中，n-PERT 双面光伏组件能提供更高的电力输出。n-HIT 双面光伏组件结合了晶体硅光伏组件和硅基薄膜光伏组件的优点，此类组件具有结构对称、低温制造工艺、开路电压高、温度特性好光照稳定性好、双面发电等特点 。p-PERC 双面光伏组件生产线只需基于现有生产线进行少量技术改造，基本不增加额外成本，性价比较高。与组件正面超过 20% 的光电转换效率相比，其背面可吸收光线的区域有限，转换效率在 10% ～ 15% 之间。
2不同背景下双面光伏组件发电量的实证研究
2.1不同支架类型时双面光伏组件发电量的实证研究
用于实证研究的光伏电站位于某地，采用功率为295W的n型双面光伏组件，支架类型为平单轴跟踪支架和固定支架2种。平单轴跟踪支架的跟踪角度为-60°～60°，支架高度为3.5m；固定支架的倾角为25°，支架高度为2.6m。背景分别为土地和白色农业大棚2种。在同一区域内有功率为285W的单面光伏组件作为对照组。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆2个测试组中的逆变器、汇流箱和电缆均为同一型号，逆变器容量为50kW。
2.2双面光伏组件的认证进展
目前，国际上的光伏行业测试标准是针对传统的单面发电的产品编写的，不适用于评估双面发电的光伏组件的性能，也无法准确测试双面光伏组件的电性能参数。这就影响了组件功率的标示，使买卖双方对于功率的理解存在很大分歧；而这样的功率标示认知差异也会直接影响终端系统，使设计和规划产生困难。国内外检测认证机构已就这一问题开展了研究工作，并取得了一定成果。国际第三方检测认证机构TüV正在与英利、中来等国内组件企业就双面组件光伏测试流程、功率标定方法、测试报告和组件铭牌等方面开展研究合作，预计在不久的将来就能推出双面光伏组件标准规范。国内认证机构如北京鉴衡认证中心 (CGC)已于 2016 年 11 月发布了《双面发电光伏组件电性能参数测试方法》，该测试方法定义了双面光伏组件、双面发电增益率，并总结了双面光伏组件的测试方法。同年 12 月，英利的“熊猫”n型双面光伏组件获得 CGC 颁发的行业首张双面发电产品认证证书。
2.3组件安装高度的选择
双面光伏组件如果离地面太低，背面将不能接收反射辐射；而随着组件安装高度升高，其背面接收的反射辐射也会随之变化。组件最低点离地越高，组件与地面之间的空间越大，其背面可接收周围反射辐射的面积越大，背面的发电量也越多。由表 2 可以得出，在最佳倾角 22°时，组件的安装高度由 0.5 m增至1.0 m时，其发电量约增加2.6%。
2.4双面光伏组件的政策
国家能源局发布的《太阳能发展“十三五”规划》再次明确将实现光伏发电降本增效列为产业发展的首要目标。到 2020 年，光伏发电电价水平达到 0.4～0.5 元 /kWh 以下，实现用电侧平价上网目标。为了实现这个目标，需要在设备和应用方案方面不断创新来降低度电成本。根据国家能源局、工业和信息化部、国家认证委《关于提高主要光伏产品技术指标并加强监管工作的通知》，先进光伏发电技术应用基地采用的多晶硅光伏组件和单晶硅光伏组件的光电转换效率“领跑者”技术指标分别提升至 17% 和17.8%。而常规光伏组件无法满足这一技术指标，必须选用双面光伏组件等高效光伏组件。
结语
本文通过多个实证电站获得了双面光伏组件在不同环境下的实际发电数据，并将其与PVsyst软件模拟的数据进行比较，得到了以下结论：1)在水上光伏电站，由于水面的反射特性，双面光伏组件较单面光伏组件的年均发电量增益仅为5.39%。从月发电量增益来看，由于冬季太阳高度角较低，水面对阳光的反射率较高，因此冬季的发电量增益比夏季高，达到11%以上。2)在农光互补光伏电站，双面光伏组件较单面光伏组件的年均发电量增益可达11.96%。由于草地的颜色随季节的变化而变化，因此，双面光伏组件的发电量增益也随之变化。裸露地面的反射率高，双面光伏组件的发电量增益也较高；当地面草长的茂盛时，草地反射率较低，发电量增益也较低。3)在土地背景下，采用平单轴跟踪支架的双面光伏组件较采用固定支架的单面光伏组件的年均发电量增益为20.17%；而在白色大棚背景下，该增益为23.2%。
参考文献
[1]吴翠姑,吕学斌,张雷,等.n型硅双面发电光伏组件及其应用[J].半导体技术,2017,42(3):200－204.
[2]孙志方.鲁西北地区鱼塘水体反射率[J].胡泊科学,1996,8(3):223－228.
论文作者:,孙浩哲
论文发表刊物:《中国电业》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/24
标签：光伏论文; 组件论文; 发电量论文; 增益论文; 电站论文; 支架论文; 背面论文; 《中国电业》2020年第1期论文;