智利阿塔卡马沙漠成双面技术应用热门地:ATAMOSTEC项目产能建模

  • 2020年11月13日
  • 作者: Selina Shi

    Selina Shi

    电子邮件:.(JavaScript must be enabled to view this email address)

  • 翻译: Selina Shi

    Selina Shi

    电子邮件:.(JavaScript must be enabled to view this email address)

智利阿塔卡马沙漠的ATAMOSTEC测试地点

智利阿塔卡马沙漠的ATAMOSTEC测试地点

图2.双面双结电池,来自夏普(日本)公司H.Mori的一项1960年专利。1:n型硅,2和2':p型发射极区域。

图2.双面双结电池,来自夏普(日本)公司H.Mori的一项1960年专利。1:n型硅,2和2':p型发射极区域。

双面太阳能技术最早是在20世纪60年代开发的。最初,人们认为这种技术的成本太高,因而几十年来,在整体光伏市场蓬勃发展的同时,它却一直处于休眠状态。双面电池现在或多或少已为各种电池技术所用,它的沉睡之美终于被唤醒。

随着对双面收益率以及相关最佳实践的了解不断加深,双面光伏在拉美等新兴市场呈现出强劲的发展迹象,在智利、巴西和墨西哥,Enel Green Power等公司正在转向双面光伏以为大型(200-600MW)太阳能项目供电。此外,由于近期201条款进口关税豁免了双面组件,预计2020年美国双面组件项目将达到2GW。

为了配合双面光伏项目的快速发展,为这类项目提供实用指南以优化平准化度电成本(LCOE)至关重要。与单面项目相比,双面项目涉及更多的、相互关系更复杂的参数。

系统的参数众多,约束条件各异。建模的最终目标是将这些复杂的参数和条件转化为易于管理的简单流程,利用直观的输入信息提供可靠、简化的解决方案。

近年来的快速发展提升了对双面光伏设计规则的理解,本文就此做了总结。此外,文章还研究了在智利阿塔卡马沙漠运行的ATAMOSTEC联盟内部的一些案例,ATAMOSTEC联盟是在数家机构和行业合作伙伴的共同努力下成立的。

文中讨论了通过建模发现的双面设计的五条经验法则:

二维模型给出了正确的相对趋势,但低估了背面绝对辐照值。

安装结构对双面的功耗诊断、预测和产量的影响不容忽视。

双面系统的最佳倾角大于单面系统。这种差异随着地面反照率和纬度的增加而增大。

对于垂直双面结构而言,组件的双面性(背面-正面比)对系统产能和LCOE有重大影响。这种影响与地面反射率无关。

通过跟踪获得的增益是附加在固定倾角系统双面增益之上的。

回顾:双面的制造、测量和建模

首个双面电池专利于1960年获批。20世纪60年代末,双面太阳能技术得到进一步发展。但令人惊讶的是,直至20世纪80年代初,人们才考虑通过地面反照这种简单、有效的方式来提升组件背面的能量增益。UPM Madrid的研究人员报告称,通过使用白漆墙面和地面,夏季的双面能量增益达到35%,冬季则超过50%。1986年,在视图-因子方法的基础上,同一UPM Madrid小组提出了一个双面模型,再次估算的冬季双面增益高达60%。1993年,悉尼新南威尔士大学Martin Green报告的增益则更温和,为约20-25%。

双面光伏的最早现实应用是20世纪70年代的俄罗斯航天器以及此后于2000年发射的国际空间站,这多少有些出人意料。双面产品可以收集更多来自地球反照的阳光,而无需像单面组件那样跟踪太阳。在空间站中,空间站组件的背面功率约为正面功率的三分之一。这种在轨性能验证了美国航天局的双面性能建模结果。

在国际空间站部署双面组件是因为双面光捕获可以使系统不用跟踪太阳。近年来,人们越来越认识到在双面地面系统中使用跟踪的好处。ENEL Green Power正在智利北部的La Silla运行一个双面电站创新项目,电站使用了单平轴跟踪系统。组件跟踪和由此带来的倾角扩大似乎可以有效减轻沙尘气候(如沙漠)带来的土壤污染影响。案例研究部分会讨论La Silla电站的一些建模结果。

本文(节选)首次发表在PV Tech Power第24卷。可点击此处阅读全文或通过PV Tech Store下载PV Tech Power 24的完整电子版。

(责任编辑:Selina Shi)

合作伙伴

鸣谢

Solar Media