什么是双面双玻组件?
双面双玻组件最直观的就是光伏组件除了正面能发电外,背面也能发电,它主要是利用了电池片领域的新技术,把原先不透光的一整块背电极,做成像正面一样透光的栅线,然后再通过一定的掺杂手段,把背部也制成PN结,一般采用的是双玻或透明背板的形式,从而保证了反射光和散射光能够正常摄取。
双玻双面组件发电量影响因素
随着双面组件的应用不断推广,背面发电量的增益也被大众不断所接受,但影响双面组件背面发电量的因素也有很多,主要包括组件地表反射率、组件下沿安装高度、安装倾角等。
01地表反射率
双面光伏组件背面是利用来自地面等的反射光或散射光进行发电,地面反射率越高,电池背面接收的光线越强,发电效果越好。如下表为不同地面类型的反射率。
反射率值越高,阳光的反射情况越好,周围的环境也会越亮,光伏组件的倾斜面接收到的反射及辐射量也就越多,双面组件背面的发电量增益也就更明显。
02组件下沿最低安装高度
双面组件发电量效果还与安装高度关系密切,适当地提升安装高度有助于增加组件背面辐照的均匀性,从而提升发电量。天合光能专业研发团队依托国家级技术重点实验室对双面组件离地高度对发电量的影响进行了模拟。
以水泥地表为例,采用安装倾角为26.7°,依次对组件安装最低地点进行模拟分析,如下图所示:
可由上图可见,当组件安装离地至少最低为1.1米的时候,双面组件背面上、中、下三个点的辐照度可以达到几乎一致。
另外组件的最佳安装高度也与地表的反射率有关,如下图,分别在水泥地及刷白漆地面进行对比,可见地表反射率越高,当组件离地越高,双面组件背面辐照降低越明显。对于混凝土屋面,结合支架基础成本考虑,我们一般建议组件高度不要超过1m,可以在0.3~1m范围内来按需选择。
03双面率
即组件背面的发电概率,光伏组件在相同外界条件,采用将组件正面受光面全遮挡情况下,会有反射光或漫反射光到达组件背面,组件输出功率与正面输出功率的比值。
双面率的提升也有助于双面组件发电量,以常州某混凝土项目(地表反射率:0.2)为例进行模拟双面率对组件发电量增益的影响。
04阵列间距
阵列间距为从前一个阵列的桩到后面一排阵列桩的距离,这与整个项目占地覆盖度(GCR)直接相关,GCR=L/P,随着GCR的增大,背面的发电量减小。但是GCR的降低可能会增加占地面积、电缆等的成本以及同一面积下安装容量的减小。
双面组件发电效益分析
采用PVsyst软件模拟单面600W组件与双面双玻600W组件在同样的外界(离地高度0.5米,地面反射率为0.3)情况下,1MW装机量发电量数据如下:
可见,对于在混凝土屋面,采用支架安装形式,用双面双玻组件测算25年(考虑同一维度,双面组件采用25年测算)总发电量能够增益发电5.9%,实际上双面组件还可以再多发5年的电,发电增益会更高。
同理,在相同的项目投资里面,按江苏工商业电价及相同电价折扣及消纳比例等条件为前提,以EPC价格为3.6元/W测算该1MW项目收益率如下表所示:
如上表所示,当项目上采用双面组件时,与相同条件下会比采用单面组件的项目收益率增加了0.94%,同理若项目的收益率相同时,采用双面组件对于EPC价格可节省0.17元/W。
项目实证
依托光伏科学与技术国家重点实验室,天合光能在实验室东侧对比双面双玻组件与单面组件发电量对比,涵盖草地、沙地、白背板和水泥地四个地表测试项目,均采用固定支架安装。如下图所示,草地、沙地、白背板项目自2017年起开始测试,安装高度为0.5m。
(光伏与科学技术国家重点实验室项目实景图)
通过实验数据收集及整理,如下图所示,草地项目实测反射仅为18%,但仍可获得5.9%的平均收益,夏季最高可达6.9%。在反射率为35%的沙地上,双面组件发电量增益可达11.5%。采用高反射率白色背板作为地表材料后,双面组件增益甚至可高达22.5%。
(实证项目数据分析结果)
此外,为探究多种安装高度的影响,水泥地项目安装高度为1.2m,自2019年年底开始测试。在2019年12月16日至2020年2月25为期三个月的测试周期内,双面组件的发电量平均增益为11.5%。
经过以上多地表场景实证,双面组件一如既往地展现了可观的发电量增益,充分说明了双面双玻组件的发电量优势,极大程度地降低了电站度电成本。