快速计算双面组件发电量增益的方法

来源:坎德拉发布时间:2018-08-24 09:40:43

1、 前言

双面组件顾名思义就是正、反面都能发电的组件。当太阳光照到双面组件的时候,会有部分光线被周围的环境反射到双面组件的背面,这部分光可以被电池吸收,从而对电池的光电流和效率产生一定的贡献。尽管双面电池的发展可以追溯到上世纪70年代,但当时的技术仍基于较为复杂的电池结构,因此成本较高,直接制约了其在市场领域的发展。哈梅林太阳能研究所(ISFH)和德国光伏制造巨头SolarWorld,这两家起初相互独立后来合并在一起的公司,在2015年开始致力于双面PERC太阳能电池的研发,为其双面组件的市场化奠定了基础。

下文详细阐述了组件安装高度、地表反射率对发电增益的影响,地表反射率的测试方法,针对不同的安装条件,给出了典型的安装参数以及逆变器选型方法。

2、 双面电池技术

同常规单晶电池相比,双面光伏组件在正面直接照射的太阳光和背面接收的太阳反射光下,都能进行发电。早在上世纪80年代,Cuevas等人报道了双面组件使用特殊的聚光系统后,其发电增益可达到50%。当前双面电池主要基于复杂的电池结构,如基于N型衬底双面或异质结结构的双面电池。然而,这些双面电池面临的挑战是它们通常需要在硅片两面丝网印刷银(Ag)子栅电极,因此需要消耗大量昂贵的Ag浆材料,从而推高了制造成本。

在2015年,SolarWorld联合ISFH推出了名为“PERC+”的双面PERC太阳能电池,该太阳能电池在电池背面采用丝网印刷Al子栅电极,代替传统全尺寸Al背电极,Al浆消耗量大幅减少,前表面效率和背面效率分别达到21.5%和16.7% 。


图1 PERC双面电池截面结构

3、双面组件

根据双面电池的封装技术可分为双面双玻组件、双面(带边框)组件,其中双面双玻组件采用双层玻璃+无边框结构,双面(带边框)组件采用透明背板+边框形式。主流结构的双玻双面组件,具有生命周期较长、低衰减率、耐候性、防火等级高、散热性好、绝缘性、易清洗、更高的发电效率等优势。

双面组件的重要表征参数为双面发电系数BF,在STC条件下,反映了背面最大功率和正面最大功率的比值。

4、发电增益的影响因素

双面组件发电增益主要取决于两点:地表反射率和组件的安装高度。太阳直接辐射和散射光到达地面后会被反射,有一部分将被反射到组件的背面。当组件最低点离地高度为0.5米时,使用TPO高反射率材料,双面发电的增益可达到25%。


图2 组件背面接收辐射来源

4.1 地表反射率

地表反射率是指地面反射辐射量与入射辐射量之比,表征地面对太阳辐射的吸收和反射能力。反射率越大,地面吸收太阳辐射越少; 反射率越小,地面吸收太阳辐射越多。如混凝土,为16%。灰色防水材料可达到62%,白色防水材料(主要和厚度和类型)可能会在80%以上。


图3 不同材质的地表反射率

地表反射率的大小取决于材料的颜色、厚度和表面的平整度,随着时间的推移,如材料老化、表面脏污都会影响反射率。

如TPO屋顶材料最初可达到88%的反射率,但是过几年以后,可能会下降至75%。因此安装环境对材料反射率的影响较大,对于污染积灰严重而雨水较少的区域,为了保证反射率不受到影响,需要经常进行清洗。


图4 左)白漆屋面 右)白砂砾


4.2 反射率的测试方法

反射率的测试可以使用反射计,也可以使用光伏组件和万用表进行测试,测试时尽量选择在晴天无云中午时段,反射率和太阳入射角、组件安装倾角均无关,因此可通过测试组件的短路电流进行计算。

测试时组件的高度应足够,保证边框、组件或者人对背面没有直接的影子;同时,测试时,应选择至少三个随机的有代表性的位置进行测试。

首先将组件的安装倾角调整为水平,组件的背面朝向天空,测试组件的ISCsky,其次,将组件的安装倾角调整为0度,组件的背面朝向地面,测试组件的ISCground,那么测试点的反射率为:ISCsky/ISCground。


图5

4.3 组件安装高度的影响

组件离地高度是背面增益的第2个影响因素,如图6所示,其中组件为单排横向安装,组件前后间距为2.5米,地面的反射率80%。


图6

当离地高度为0.2米,背面的发电增益为15%,当离地高度为1米时,背面的发电增益接近20%。

从曲线上的数据可知,当离地高度在0.5米以下,发电增益随组件离地高度的变化较为明显,而高度在0.5米以上时,发电增益随高度的增加后较为缓慢,而1米以上基本上是一个饱和点。因此,设计时需要根据发电量、当地的风载荷、安装场地的面积、安装的土地平整度等选择最佳的安装高度。


图7

5、发电增益的计算公式


其中:

a = 1.037

A = 组件前后间距

E = 2.718

B = 8.691

H = 组件最低点和地面之间的距离

c = 0.125

适用范围:组件倾角10°至30°,组件朝向正南,组件安装方式为横向或纵向。

图8为使用上述公式得到的在不同的安装高度、不同的反射率下的发电增益,其中组件安装方式为横向安装,双面因子65%,组件正向朝南,倾角30度,间距2.5米。


责任编辑:suna
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
华电新能:新增项目受上网电价市场化改革影响可控来源:上证路演网站 发布时间:2026-11-05 16:11:34

华电新能于2026年第三季度业绩说明会披露,公司前三季度发电量达1065.04亿千瓦时,同比增长24.22%,主要得益于新增装机规模扩大;其中风电、光伏电量分别增长15.97%和20.78%。尽管累计利用小时略有下降,但三季度风电与光伏利用小时同比小幅提升。面向“十五五”时期,公司重点布局西北“沙戈荒”、西南水风光一体化及沿海海上风电等规模化基地,并拓展算电协同、绿电直连、新型储能等新业态。公司指出,新增项目受当前上网电价市场化改革影响总体可控;依托优质稀缺风光资源开展规模化开发,有助于降低单位成本、增强议价能力,从而提升项目市场价值与抗周期波动能力。(199字)

华能新能源河北分公司年度发电量突破100亿千瓦时来源:华能新能源 发布时间:2026-11-05 09:25:01

华能新能源河北分公司年发电量突破100亿千瓦时,超日历进度1.39个百分点。公司坚持“度电必争、量价双优”,强化设备运维与安全管控,科学优化发电计划及电力交易策略。冲刺全年117亿千瓦时目标。

前三季度乌兰察布市规上工业企业发电量580.5亿度来源:内蒙古日报 发布时间:2026-11-04 10:50:08

本文介绍了2023年前三季度乌兰察布市规模以上工业企业发电情况。全市累计发电量达580.5亿千瓦时,居内蒙古自治区第四位;其中火电340.1亿千瓦时(全区第六)、风电198.7亿千瓦时(全区第二)、太阳能发电41.7亿千瓦时(全区第四),新能源发电合计占比41.4%。分月看,9月单月发电量为57.1亿千瓦时,居全区第六;当月火电、风电、光伏分别占35.2亿、16.7亿和5.3亿千瓦时,对应排名为全区第六、第二和第三。数据凸显乌兰察布市在全区能源生产中的重要地位,尤其风电规模优势显著,新能源装机与发电结构持续优化。(199字)

前三季度可再生能源发电量增长约百分之八来源:人民网 发布时间:2026-11-03 09:56:47

2024年前三季度,我国可再生能源发展呈现“扩量提质”良好态势:发电量达3.13万亿千瓦时,同比增长约8%,占全部发电量的41.8%,已超第三产业与居民生活用电量总和,满足全社会近四成用电需求;新增装机1.8亿千瓦,占全国新增装机的71.7%,其中风电、光伏发电合计新增1.7亿千瓦;截至9月底,可再生能源累计装机达25.18亿千瓦,占总装机的60.94%,风光装机突破20亿千瓦、占比近48.7%,光伏装机历史性超过煤电,成为第一大电源品种。风光发电量达1.92万亿千瓦时,同比增长11%,贡献了全国发电增量的87.5%。

京东方光能申请太阳能电池组件及其制作方法专利,实现电极引线与太阳能电池电极的连接来源:金融界 发布时间:2026-10-29 08:53:46

本文介绍了合肥京东方光能科技有限公司与京东方科技集团股份有限公司联合申请的一项太阳能电池组件及其制作方法专利(公开号CN122995404A,申请于2025年4月)。该专利核心在于提出一种新型连接结构:通过第一、第二电极引线分别连接首尾两个太阳能电池的对应电极(即首电池的第一电极与末电池的第二电极),引线材料可选金属氧化物导电薄膜、金属导电薄膜,或二者叠层结构,旨在提升电极引线与电池电极间的可靠连接性能。文中还简要说明了两家申请主体的基本情况——合肥京东方光能为2024年成立的光伏领域新公司,注册资本近6亿元;京东方集团则是深耕电子制造多年的龙头企业,拥有超六万项专利。

全国最大海上光伏项目并网发电突破百万千瓦来源:科技日报 发布时间:2026-10-28 09:27:42

全国最大海上光伏项目——中核田湾200万千瓦滩涂光伏示范项目,近期并网发电容量突破100万千瓦。该项目位于江苏连云港田湾核电站温排水海域,创新采用“核电+新能源”多能互补模式,依托现有核电基础设施实现协同发展。作为清洁能源基地的重要组成部分,该项目与田湾核电站共同构成总装机容量超1000万千瓦的综合能源系统。全部建成投产后,预计年均生产绿色电力约22亿千瓦时,显著提升区域能源供应的清洁化与稳定性。

国家能源集团河南电力焦作公司厂区二期光伏项目取得河南公司投资决策批复来源:豫电视角 发布时间:2026-10-27 15:36:17

国家能源集团河南电力焦作公司厂区二期光伏项目于10月23日获得河南公司投资决策批复。该项目依托厂区现有空间资源,在检修车间、封闭库房等约20栋建筑屋顶及停车场、道路沿线等闲置场地建设总装机容量2.82555兆瓦的分布式光伏电站,采用“自发自用”模式,所发电量全部接入厂用电系统,实现就地消纳。项目投运后,预计年均发电约297.85万千瓦时,年节约标准煤893.55吨,有助于降低厂区用电能耗、优化能源结构。作为落实“双碳”目标和推进绿色转型的重要实践,项目后续将加快开展初步设计、设备采购、施工建设及安全管理等工作,力争早日建成并网,助力企业绿色可持续发展。(199字)

光伏出海再出圈!中国光伏板走红婚礼清单来源:索比光伏网 发布时间:2026-10-27 09:31:45

本文聚焦中国光伏产品在尼日利亚的快速普及现象。受当地电网供电不稳定、燃油价格持续上涨等因素驱动,高性价比的中国光伏板、逆变器和储能电池正大规模替代传统柴油发电机,成为拉各斯阿拉巴国际市场的新主力商品,相关商户数量十年间激增至200余家。数据显示,尼日利亚分布式光伏装机规模已超国家电网实际供电能力,今年新增装机量更达此前两年之和。光伏应用深度融入日常生活——不仅进入婚礼礼品清单,还改变了家庭能源使用习惯。尽管前期投入成本仍构成部分家庭的安装障碍,但分步建设等灵活方案正逐步降低门槛。地缘冲突加剧油价波动,进一步加速了光伏从“备选”向“刚需”的转变,凸显中国制造在西非能源转型中的关键作用。(198字)

上海电力:截至2026年9月底清洁能源占装机规模60.23%来源:上海电力公告 发布时间:2026-10-16 08:42:18

上海电力于2026年10月14日发布前三季度发电运营数据。2026年1—9月,公司合并口径发电量为585.56亿千瓦时,同比下降2.68%;上网电量566.07亿千瓦时,同比下降1.78%;上网电价均价(含税)为0.54元/千瓦时。分电源类型看,煤电与气电发电量小幅下降,风电微增0.17%,光伏略有下滑;同期,公司控股装机容量达2978.76万千瓦,其中清洁能源(风电、光伏、气电)合计占比60.23%,煤电占比39.77%。数据显示,公司在持续推进能源结构优化,清洁能源装机已超半壁江山。

国能大渡河公司年累计发电量突破700亿千瓦时来源:国能大渡河之声 发布时间:2026-10-15 10:15:57

截至10月13日,国家能源集团大渡河公司年累计发电量达700.3亿千瓦时,同比增长7.9%。公司重组整合一年来,着力构建水、火、新能源多能互补的综合能源体系:水电板块坚持精益运行,保障安全稳定与高效发电;火电板块强化与水电协同,提升电力供应稳定性与调节能力;新能源项目加速落地并网,推动绿色转型。迎峰度夏期间,公司通过水位动态调控、蓄洪补枯调度深挖尾洪潜力,并优化煤炭储备与掺烧策略,充分释放火电产能。当前,大渡河公司正加快由传统水电企业向现代综合能源企业转型,持续压实安全生产、防洪度汛和能源保供责任,全力冲刺年度目标,服务新型电力系统建设和能源低碳转型。(198字)

华能水电:2026年前三季度风光新能源发电量68.53亿千瓦时 同比增长48.43%来源:华能水电公告 发布时间:2026-10-14 09:21:26

华能水电于2026年10月13日发布前三季度发电量公告。数据显示,公司当期总发电量达963.41亿千瓦时,同比微增0.08%;上网电量为955.28亿千瓦时,同比增长0.04%。在能源结构转型背景下,公司新能源业务增长显著:风电、光伏等风光新能源发电量达68.53亿千瓦时,较去年同期大幅增长48.43%,成为整体发电量增长的主要驱动力。该数据反映出华能水电在持续保障传统水电稳定出力的同时,正加速推进清洁能源多元化布局,新能源装机规模与发电贡献率持续提升。(198字)