来源：河海大学
近日，河海大学机电工程学院白剑波教授团队在光伏发电领域取得新进展。相关研究成果《用全球部署3360a综合研究将光伏组件中的失配损耗参数化》已发表在能源领域顶级期刊《应用能源》(IF 9.746)上。
图1团队在跟踪山地光伏项目。
在双面光伏组件中，每个电池都是一个发电单元，但是太阳光的阴影导致双面组件背面的发电不匹配效应，影响整体性能。为了提高双面光伏组件的效率，机电学院白剑波教授完善了双面组件背面发电的详细解决方案，并分析了阴影和失配规律，从而提出了一个衡量背面失配的参数模型。该模型为快速预测和准确评估全局布置下各种光伏组件的实时发电性能提供了思路，更适合工程应用。
图2双面光伏组件在不均匀辐照下的I-V特性曲线
传统的单面光伏模块仅从正面接收光，并且在模块的倾斜表面上接收的光量是均匀的。而双面光伏组件则不同，需要以每个电池为单位进行详细计算。在Matlab中搭建了虚拟光伏组件环境。光伏组件在空间上的每一点都可以精确定位，点与点之间的能量转换可以用积分的形式量化，从而实现双面光伏组件发电量的统计。
图3双面光伏模块相对于安装地面的空间定位
由于地面自阴影的存在，双面光伏组件背面的辐照均匀性不同。一般来说，由于背面辐照不均匀造成的单个组件的失配损耗是很小的，但在评估双面光伏阵列的真实性能或丰富的辐照资源时，需要考虑这部分损耗。传统的电池级电模型(详细计算模型)不适合双面组件发电性能的快速评估。针对这一问题，白建波教授团队研究将背侧发电的失配损耗参数化，定义为总辐照度变化(标准差)的函数，重新建立方程间接考虑地面阴影的影响。一旦获得每个电池或特征电池的光量，就可以通过简化方程，绕过电气模型，直接获得损耗功率，高效实现双面模块发电性能的快速评估。
图4安装高度(横坐标)和安装角度(纵坐标)对双面组件正面(左图)和背面(右图)年发电量的影响
图5安装高度(横坐标)和安装角度(纵坐标)对双面模块年总发电量(左图)和年发电损失(右图)的影响
在建立全新方程的过程中，项目组选取了全球典型气候区域作为研究对象，考虑了海拔、反照率、倾角和区域气候特征，通过扩展源数据量和观测规则，得出安装高度是影响背失配损失的最重要因素，从而增加了高度权重，进一步优化了拟合度。
图6背面辐照度标准差(此处仅指相对于组件背面辐照度的背面不均匀度，并非总辐照度，其偏差值受地面反射率影响较大)与失配损耗M(小时数据)的关系(左图)
背面辐照度的标准差(此处指背面不均匀度相对于整个组件辐照度)与失配损耗M(小时数据)的关系(右图)
为了更好地反映工程的实际应用，本文对任意经纬度下分别安装的双面组件的实际双面发电性能进行了研究
