不同应用场景下n型双面双玻光伏组件发电能力比对

蒋鸿飞

摘  要：选取主流n型双面双玻组件共计10片，在西北构建户外小型并网型光伏发电系统。根据真实并网工作状态下，组件在不同的地面应用场景及微环境中的长期运行数据，同时基于单一变量原则，对比组件在不同应用场景的发电能力及发电效率提升比例，为光伏电站商业领域应用及设备选型提供依据。

关键词：n型双面双玻光伏组件;发电量;发电效率;多应用场景比对

中图分类号：TM615 文献标志码：A 文章编号：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

随着光伏行业的发展，越来越多的新型光伏组件产品不断涌现[1]，而其关注的方向主要为：寻求更高的发电效率，提升单位面积的发电产出;同时解决已有商业化产品所出现的稳定性、老化性等问题。自2015年开始，中国国家能源局每年实行的光伏扶植专项计划“光伏领跑者计划”[2]，主要目的是为了引领我国先进光伏技术产品应用和产业升级。在此前进行的第三批领跑者项目中，“双面双玻产品在所有此批项目中的占比达52%，在技术领跑者3个基地6个标段中更是有4个标段申报了双面技术”[3]。而此主要是归因于双面双玻技术较好的组件抗隐裂和抗PID及长期老化性能，同时背面发电提升了整体组件发电量。在实际应用中，其发电增益在不同的应用场景存在较大差异。

本文主要针对n型双面双玻组件，将其安装在不同应用场景及微环境中，通过长期的数据监测，运用单一变量法，分析不同应用场景下组件的发电量、发电效率的差异，为光伏电站商业领域应用及设备选型提供依据。

1 测试环境与试验方法

发电能力对比测试在宁夏银川进行，坐标为北纬38°20′东经106°13′，其属国内光资源一类地区，光照充足，年均日照小时数超过3200h。另外，当地的太阳光谱与AM1.5光谱较为吻合，为典型的光伏应用区域。

为了获得双面双玻组件在真實工作情况下的发电能力，将通过建立真实的光伏系统的方式进行。所有的光伏组件通过串联的方式连接，并通过并网型逆变器连接上网;同时每片组件均安装有优化监控器，以获取每片组件的运行参数。组件的安装方式均为固定支架横向安装，方位角为正南0°，安装倾角为30°。12片组件共计被分为六组，每组两片组件一上一下分别安装于同一固定支架。其中双面双玻五组组件分别安装于以下五个地面应用场景，人工草地、水泥地、沙地、白漆、土地。另外一组n型单面组件安装于土地。各地面场景覆盖面积为支架投影截面的9倍，支架位于正中，同时保证各支架间距离以确保无遮挡等干扰因素。另外，针对各地面类型，分别架设光谱仪及积分球的吸收法测量各地面的反射率[4]。其中，需要尤其说明草地为人工草地，其主要考虑因素为，在不同季节，由于草皮的生长将导致其反射率发生变化，为测试提供了一个不确定的变量，因此在本次试验中采用人工草皮以避免以上变化所带来的影响。

本文共计采用10片n型双面双玻组件及2片n型单面白色背板组件，为避免由于个体差异给最终结果带来的影响，所有的组件均选自同一厂家，相同原材料的同一个生产批次，以确保产品的一致性;同时组件的外观及隐裂等均无问题。为了避免光致衰减[5]给结论带来的影响，先对光伏组件进行了5kWh/m2的预处理后[6]，进行的组件产品输出功率标定。针对双面双玻的输出功率标定，采用IEC标准推荐的测试方法[7]，同时采用瞬态分段的测试方法进行组件的功率标定[8]。为了体现双面组件的发电量增益，本文在以下计算过程中所使用的双面组件功率为组件正面的标定功率数据。针对n型单面组件，采用传统的功率标定方法进行。

以上方式主要保证使用的光伏组件，从稳定性、一致性等方面处于相同等级。同时，在这个数据监控周期范围内，不定期的对组件表面灰尘进行清洁，以尽可能的减少灰尘遮挡对于发电量的影响。整个数据监控周期为12个月，以自然年为单位。以上的测试准备、安装及维护工作等，均为最终进行单一变量对比提供支持。

2 结果与分析

通过表4可以看到，人工草地应用场景下，上层组件的发电量增益最大，为6.21%。而增益最低的为沙地，仅为1.81%。

3 结论

本文将同类型组件安装在不同的地面环境应用场景，在户外进行12个月的发电量及发电效率的跟踪，通过单一变量理论，对比双面双玻组件在不同应用场景的发电能力。通过以上获取的数据可知：

（1）n型双面双玻组件其发电效率整体优于n型单面组件，主要由于双面组件两面都可以发电，组件背面吸收地面反射的光后发电，提高了整体组件的发电量。

（2）不同地面应用场景，由于不同的反射率，导致安装在其上的n型双面双玻组件的发电效率影响较大，其中在选择的五种应用场景（包含人工草地、土地、沙地、水泥、白漆）中，发电量的最大差异达为10.06%，即相同的组件安装在白漆地面比安装在土地地面增加超过10%的发电量。土地与沙地的发电量增益较为接近，且小于人工草皮的发电量增益。

（3）在不同应用场景中，上层安装组件的发电量均高于下层安装组件，且在人工草地应用场景中，上下层组件发电量差异最大，为6.21%。

参考文献：

[1]熊绍珍，朱美芳.太阳能电池基础与应用[M].北京：科学出版社，2009.

[2]中国光伏领跑者[EB/OL].http：//www.gflpz.com/，2018.

[3]董梓童.双面双玻组件或成市场新宠[N].中国太阳能报，2018-8-27（017）.

[4]廖海林.基于积分球气室的光学气体檢测系统设计与实现[D].重庆大学，2016.

[5]王惠.光伏组件电池片光致衰减特性的研究[M].新型工业化，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]陈喜平，何涛，张昌远，等.n型光伏组件的电性能测试技术研究[J].太阳能学报，2015，36（6）.