青海黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司 光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)分公司 ■ 馬少華 呂欣崇鋒 孟慶平 侯少攀

雙玻雙面光伏組件發(fā)電量測試分析

青海黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司 光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)分公司 ■ 馬少華 呂欣*崇鋒 孟慶平 侯少攀

選取了單玻、雙玻單面、雙玻雙面等不同類型組件共6塊，安裝在不同的地面環(huán)境，通過在戶外對其發(fā)電效率進(jìn)行長時間跟蹤測試，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，分析組件單位輻照、單瓦功率的發(fā)電效率，為電站投資建設(shè)方對雙玻雙面組件的選型提供理論支持。

雙玻雙面光伏組件；發(fā)電效率；反射率

0 引言

近年來，新型光伏組件不斷涌現(xiàn)[1]，其中最受關(guān)注的是雙玻雙面或雙玻單面組件，它較好地解決了傳統(tǒng)晶體硅單玻組件在不同環(huán)境運(yùn)行時出現(xiàn)的原輔材料老化過快、PID等現(xiàn)象。特別是雙玻雙面光伏組件，以其優(yōu)越的耐候性和發(fā)電特性，更是未來光伏電站建設(shè)的首選。對于雙玻雙面組件，其背面接收到的反射和散射光的多少決定了背面發(fā)電量可提升的空間，因此在光伏電站建設(shè)過程中評估其發(fā)電效率時，不僅需要考慮輻照、溫度、匹配損失、線損、風(fēng)沙、安裝角度等因素，還需重點關(guān)注不同安裝地面對其發(fā)電量的影響。

本文通過對單玻、雙玻單面、雙玻雙面等不同類型光伏組件在不同地面安裝條件下的實際發(fā)電特性進(jìn)行對比測試[2]，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，分析組件單位輻照、單瓦功率的發(fā)電效率(PR)，為電站投資建設(shè)方對雙玻雙面組件的選型提供理論支持。

1 實驗

本文選取了雙玻雙面、雙玻單面及常規(guī)單玻3種類型的單晶光伏組件，分別在沙地、水泥、雪地及草地上進(jìn)行組件發(fā)電量的實時測試。首先，對待測組件的外觀及隱裂特性進(jìn)行測試，選取外觀與隱裂等測試均合格的組件，為了組件輸出穩(wěn)定，實驗室采取60 kWh/m2的輻照強(qiáng)度完成組件的穩(wěn)定性實驗[3]；隨后選取功率特性輸出穩(wěn)定的組件開展發(fā)電效率的測試，其中雙玻單面及常規(guī)單玻采用傳統(tǒng)測試方法，雙玻雙面組件的測試方法暫未有國際或國家標(biāo)準(zhǔn)，本實驗擬采用當(dāng)前行業(yè)交易測試方法對組件功率進(jìn)行測試，即使用吸光布將組件背面進(jìn)行遮擋后測試其正面功率，將其作為銘牌標(biāo)稱功率。各組件功率測試結(jié)果見表1。

為了將實驗室結(jié)果與當(dāng)前我們位于西北的大型并網(wǎng)光伏電站發(fā)電數(shù)據(jù)進(jìn)行比對[4]，采用30°的安裝角度將實驗組件安裝到測試平臺上，測試不同類型組件在不同地面安裝條件下的發(fā)電量情況，同步對輻照、環(huán)境溫度及組件溫度等參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測，測試周期為6個月。

表1 實驗組件功率測試結(jié)果

2 結(jié)果與分析

考慮到各種類型組件的初始功率差異較大，需對測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計整理后進(jìn)行歸一化處理[5]，分析得到單位輻照、單瓦功率的發(fā)電效率，即組件PR，分析結(jié)果如表2所示。

表2 組件PR測試值

對表2得到的不同類型光伏組件PR測試值進(jìn)行分析，分別對比雙玻雙面組件與單玻組件在水泥地面，以及雙玻雙面組件與雙玻單面組件在草地環(huán)境下的PR，可知雙玻雙面組件無論在何種地面，其組件PR均高于單面組件。其中在水泥地面上，雙玻雙面組件比單玻組件PR高6.9%；在草地地面上，雙玻雙面組件比雙玻單面組件PR高6.7%。組件在戶外實際工作過程中，常規(guī)單玻組件與雙玻單面組件均為正面發(fā)電，而雙面組件為正面與反面均可發(fā)電，當(dāng)背面吸收地面反射或散射回來的光時會產(chǎn)生更多的電能，從而提高了光伏組件的發(fā)電效率。

此外，對比不同地面條件下雙玻雙面組件的發(fā)電效率可知，雙玻雙面組件在不同地面安裝條件下的組件發(fā)電效率差異較大。其中雙玻雙面組件在雪地安裝測得的PR值最高，為108.2%；其次為沙地95.0%，水泥地92.2%；最后為草地90.2%。雪地與沙地之間偏差13.2%，雪地與草地之間偏差18%，最常見的沙地與草地之間偏差4.8%。組件PR差異主要是由于不同地面條件下光的反射率不同，從而導(dǎo)致了組件背面功率及整體發(fā)電效率的差異。草地的反射率隨自然生長規(guī)律發(fā)生改變，沙地的反射率由濕度等影響因素決定。本文數(shù)據(jù)為第一季度與第二季度測試數(shù)據(jù)的綜合結(jié)果，但從兩個季度的實際測試值來看，PR會隨季節(jié)變化出現(xiàn)波動。

3 結(jié)論

本文選取了6塊不同類型的光伏組件，安裝在不同的地面環(huán)境，在戶外進(jìn)行長時間發(fā)電效率的跟蹤測試，并對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，分析得到組件PR。從不同類型、不同安裝條件下組件的發(fā)電效率可知：

1) 雙玻雙面組件的發(fā)電效率優(yōu)于常規(guī)單面組件，這是由于雙面組件在戶外實際工作過程中，組件背面會吸收地面的反射或散射光而產(chǎn)生更多的電能，從而提高了光伏組件的發(fā)電效率。

2) 不同類型的地面對雙玻雙面組件發(fā)電效率影響較大，其中雙玻雙面組件在雪地安裝測得的PR值最高，沙地次之，草地最低。造成這種差異主要是由于不同地面條件下光的反射率不同，從而造成組件背面的功率差異和發(fā)電效率的差異。

3）草地的反射率隨自然生長規(guī)律發(fā)生改變，沙地的反射率由濕度等影響因素決定；綜合第一季度與第二季度實際測試值可知，PR會隨季節(jié)變化出現(xiàn)波動。

[1]熊紹珍, 朱美芳. 太陽能電池基礎(chǔ)與應(yīng)用[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2009.

[2]傅家祥. 并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤技術(shù)研究[J]. 機(jī)械與電子, 2010, 7(1): 159－161.

[3] IEC 60904-2, 標(biāo)準(zhǔn)太陽電池的要求[S].

[4] 楊金煥, 于化叢, 葛亮, 等. 太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)[M].北京: 電子工業(yè)出版社, 2009.

[5] Tom Markvart, Luis Castaner[著]，梁駿吾[譯]. 太陽電池:材料、制備工藝及檢測(第一版)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2009.

2016-11-29

呂欣(1988—)，女，工程師，主要從事高效晶體硅太陽電池研發(fā)及光伏電站系統(tǒng)集成設(shè)計、效率提升等方面的研究。lvxin@cpisolar.com