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单轴+双面光伏 可实现最低的度电成本

发表于:2020-06-11 09:20:58    

来源:电气新科技

近年来,太阳能电池相关技术获得了快速发展,PERC制程普及化带领电池转换效率的提升,组件端的微型技术朝着多样化方向发展,如半片、拼片、迭片、多栅线、双玻、双面(电池)组件等多种技术类型的叠加运用,使得最终组件产品的输出功率得以提升。

在此基础上,度电成本则是光伏组件产品最核心的竞争力。平准化度电成本(levelized cost of energy,LCOE),是对光伏电站的成本和发电量进行平准化后计算得到的发电成本,简而言之就是电站平均每度电的发电成本。要降低度电成本,就要提升电池效率、组件功率,持续降低生产成本,提升更高的发电量,并确保长期的可靠性。

据统计数据,未来几年光伏电站数量还将持续增长。在这些光伏电站的建设中,双面发电技术和光伏跟踪系统将成为发展主流,未来10年双面发电将上升至40%。双面发电系统可以从组件背面的反射光中发电,从而提高产量降低LCOE。尽管跟踪系统本身也会降低LCOE,但这两种技术的结合可能会进一步降低度电成本。

近日,新加坡太阳能研究所的研究人员发现,在基于晶体硅技术的太阳能发电项目中实现最低LCOE的最佳方法,是结合双面面板与单轴跟踪器的组合,可以实现比传统系统高出35%的发电量,相关研究成果已发表于《焦耳》(Joule)杂志。

为了使这一研究成果更具普遍代表性,该研究小组搜集并分析了全球范围内安装有固定倾角、单轴和双轴跟踪系统的单面和双面太阳能发电厂的成本效益。他们假设这些太阳能发电厂中的组件以适当间距排列,足以让遮蔽引起的损耗达到忽略不计的程度,而且不考虑面板背面安装系统本身的影子。

该实验中,研究人员只关注在特定位置安装光伏系统是否具有成本效益。行列间距对其他成本因素的影响,比如现场准备作业、布线、围栏等都予以忽略。此外,也不考虑政府政策、污染损失和运输成本等这些可能对LCOE产生较大影响的因素。

对于使用固定倾角组件的项目,研究者们设定面板下缘与地面之间距离为0.6m,而对于安装了跟踪器的光伏项目,则将这一高度假定为1m。他们对正面功率输出为310W的单面单晶PERC组件,与正面功率输出为305W的同类型双面面板进行了比较,逆变器效率和光伏装置中的其他损失取值分别为96%和3%。

此外,该研究小组还从美国国家航空航天局(NASA)的云和地球辐射能量系统(CERES)中得到了全球多个地点的日平均水平面总辐照度的数据信息。他们应用Orgill-Hollands模型计算法向直接辐照度(DNI)和漫反射水平辐照度(DHI),这种方法使用晴空指数作为唯一变量来估计漫反射系数,日平均环境温度和反照率值也作为参数被纳入考虑范围。

研究发现:跟踪器和双面系统的所有组合方式都可以提高发电量,在非常高的纬度上甚至能提高50%以上。对于相同的安装结构,双面配置的性能优于单面配置;跟踪器配置明显优于固定倾角配置,双轴跟踪器的发电量略高于单轴。

当项目位于高纬度地点时,采用单轴跟踪方式的双面系统,在成本和发电量方面将具有更加明显的优势。与双面固定倾角系统相比,单面单轴系统的跟踪特性可以大大降低LCOE(高达21%)。只有在靠近极点的位置,双面组件从面板两侧捕获光的特点变得更具影响力,并带来较低的LCOE值。

一般而言,单轴跟踪器装置的系统成本比传统的单面固定倾角系统高10%,但两轴跟踪器装置的成本可能高出30%~60%,两轴跟踪器系统较高的成本主要来自于其安装结构的高成本支出。

在分析的全球地域的中,双面单轴跟踪器光伏项目的LCOE对于其中93.1%的土地面积是最低的,而单面单轴跟踪器发电厂的LCOE能在87.9%的土地上排在第二位。因此,在目前市场环境下,单轴系统+双面光伏组合将最具成本效益。

责任编辑:大禹

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