德国科研人员研究了垂直光伏系统如何在需求较高时段提供更多电力，同时实现与农业活动的更高整合水平。
瑞典的一个垂直农业光伏试点项目
图片：梅拉达伦大学
莱比锡应用技术大学的科学家们研究了在德国能源市场大规模部署西东向垂直光伏系统的潜在影响。他们发现，与传统的地面光伏电站相比，这种装置可以在稳定国家电网方面产生有益影响，同时可与农业活动进行更大整合。
研究人员使用了由丹麦奥尔堡大学开发的EnergyPLAN模型，它通常被用来模拟国家能源体系包括电力、供暖、制冷、工业和运输部门的逐小时运行情况。该研究有助于预测到2030年德国能源体系如果部署更多垂直光伏系统会是何种场景。
“我们仅系统地改变了两个参数：首先，不同光伏型号的装机功率份额，”学者们说，并指出没有考虑太阳能跟踪器。“其次，考虑了两种场景——集成或是不集成大规模储能。”
对于传统的地面安装系统，科学家们考虑采用20度倾斜角和平均1020Wh/W的估计发电量。对于西东向的双面垂直系统，他们假设双面性系数为90%，年发电量为999Wh/W，而对于南北向的垂直系统，年发电量则设为926Wh/W。
他们说：“在我们的模型中，2030年电力需求增加到1214 TWh/a，主要依据对节能和燃料转型的假设。最大的不确定因素是建筑和工业的供热。”
他们还考虑到了双面面板成本较高，以及垂直安装的单位面积可安装功率因遮阳效应而降低，因为组件行距通常在8米至12米之间，这反过来又增加了布线成本。
他们说：“土地本身的额外成本必须分摊到保留了农业土地用途或因促进生物多样性而带来的效益上。”
科学家们发现，垂直光伏系统可以将太阳能产量转移到电力需求较高的时段，在冬季有更多的电力供应，从而减少太阳能削减。
他们说：“如果将1 TW充放电功率和1 TWh容量的电力储能纳入能源体系模型，那么在70%垂直东西向和30%倾斜南向组件的情况下，效果会降低到二氧化碳节省量达210 Mt/a。最后，虽然实现70%的垂直电站比率可能不尽现实，但即使更低的比率也能产生有益的影响。”
他们在《智能能源》杂志上发表的《将垂直太阳能发电站纳入德国未来能源体系》中阐述了他们的结论。他们总结说：“本文的意图绝不是建议未来所有的公用事业光伏系统采用垂直安装。而是提出了一种用垂直光伏系统支持整个能源体系的新机会。”
