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基于开发人员的迅速采用,ArcVera Renewables期望双面设计最终能在公用事业规模模块市场上占据主导地位。
与任何新兴的商业化技术一样,太阳能行业也正开始努力解决如何评估双面太阳能组件技术对项目的影响。双面技术并不一定是新技术-早在1960年就提出了设计,并且自1990年代以来就对安装的系统进行了测试(Guerrero-Lemus等。2016).但是,随着模块制造,电池效率的提高以及全球光伏行业的整体快速增长,双面技术最近出现了,有望占领模块市场的很大一部分。
近年来,双面模块技术取得了强劲的增长,整个行业都对此产生了浓厚的兴趣,并提供了更多的产品。Trina,Longi,Jinko,Canadian Solar等多家Tier 1组件制造商目前提供双面产品。跟踪制造商还开发了专门用于双面系统的设计,以优化收益并最小化机架成本。太阳能评估活动更普遍地采用反照率测量来更好地量化潜在的双面收益,而太阳能建模软件(例如NREL的System Advisor Model(SAM)和PVsyst)已经结合了算法来模拟双面能量输出。
基于开发人员的迅速采用,ArcVera Renewables期望双面设计最终能在公用事业规模模块市场上占据主导地位。
双面能源生产注意事项
双面模块的好处在于,可以捕获更多的太阳辐照度,从而可以在给定的地点和太阳能发电厂设计中获得更多的能量输出。模块制造商可能会宣传“最多25%”或更多的收益,尽管这在技术上是可以实现的,但实际上收益是高度可变的,并取决于许多项目现场和设计特征(Romero等人,2018)。
根据ArcVera的双面系统建模以及我们对第三方模型和测试系统的评论,北美的典型地面安装跟踪系统更有可能表现出每年3%至10%的能量增益,并有进一步优化的机会。
双面能源生产收益的主要驱动因素是:
模块“两面性”:该方面表示相对于“顶部”的“底部”侧的效率。当前的双面模块的双面性因子为60%至95%。在该范围的高端,是成本更高的模块,在较小型/细分市场应用中更常见。目前典型的公用事业规模双面模块的范围为60%至70%。将双面度分数乘以背面太阳辐射与正面照射的百分比即可得到双面百分比的增加。表面反照率:与双面增益相关的主要变量是表面反照率或地面反射的太阳辐射量(Stull,1988)。地表反照率在整个地区和地表,不同季节甚至一天中都表现出显着差异。反照率因子量化为0到1之间的数字(0.0表示0%的反射率和1.0表示100%的反射率)。反射的辐照度和产生的双面能量增益与该值成正比。浅色表面的反照率较高,而深色表面的反照率较低。例如,雪的反射率更高,反照率可能在0.4到0.9之间,而草的反照率可能在0.1到0.2之间。在估算双面收益时,量化随时间变化的反照率至关重要。地面覆盖率(GCR):GCR是模块阵列占地面积与项目总土地面积的比率。此数字取决于模块的大小和机架方向(即,两个模块为纵向,一个为横向等),以及行之间的间距。较低的GCR会导致占项目面积百分比的阴影较少,留下更多的地面区域以将太阳辐射反射到模块的背面,而较高的GCR则意味着较少的暴露地面(阴影较多),并且对背面可用的辐射较少侧。阵列高度:阵列的高度将影响反射光进入模块背面的程度。较高的机架将允许周围地面反射的更多光到达背面,从而增加潜在的收益。DC:AC比率:DC:AC比是要在任何位置进行优化的重要设计选择,并且在此优化过程中需要考虑双面模块的增益。例如,在高峰日照时间内,如果系统已经在降低功率,则可能无法实现额外的双面增益,这可能会使现场的DC:AC比率降低。有几种技术上的考虑,这可能会使准确计算双面收益变得复杂。单独的反照率具有相当高的不确定性和可变性,并且直到最近还没有通过现场反照仪进行测量。反射计通常包括一个向上看和一个向下的总辐射表。基于卫星的方法(例如,NASA云和地球的辐射能系统或CERES,卫星测量值)或其他无需地面测量即可估算反照率的方法都足够粗略(Stephens等人,2012年,Rutan等人,2009年)或近似于太阳能工厂的占地面积,以引入有关分析的适用性和充分性的问题。
其他更细微的影响,尽管可能是第二阶的,包括底面土壤堆积,地面上的积雪(反照率增加但有效阵列高度减小),反照率的场地足迹变化,双面阵列失配损耗,组件退化,下侧机架和布线障碍等因素。
这些特定的考虑因素是推动双面设计和能量建模前进的重点。几项现场测试显示了在一定条件下的显着性能提升,并且在某些情况下已验证了建模结果。双面模块正在打开非常有趣的机会,包括模型改进(例如合并时间序列反照率和更详细的货架规格),优化地面覆盖范围(如基因工程反射植物物种或地表修饰),垂直固定倾斜应用,新货架和电汇管理设计解决方案,以及跟踪算法的新优化。
双面项目经济学
从双面模块获得的能量收益应适当考虑到实施成本的相关变化。因此,在确定财务模型中的能源成本时,应该对设计优化进行全面评估。
双面模块市场在不断发展,并且价格随着较大的模块市场以及最近的贸易关税变化而波动。制造商可能会报价比其等效的单面组件增加6%到10%。鉴于模块仅占总安装成本的一小部分(尽管是相当大的一部分),所以能量输出的适度增加可以提供可观的经济效益并证明双面模块的实施是合理的(除了其他考虑因素,例如产品可用性,保修和其他特定于项目或开发人员的因素)。
从一般的定价角度来看,双面面板成本的增加估计每瓦增加了5美分。在利用债务融资的项目中,项目产值的增加通常会增加该项目可以支持的债务数量。根据贷方对与双面技术相关的风险的评估,可能无法通过增加债务来解决增加的产值。但是,在使用债务融资的典型项目模型下,通常发现能源产值增加3-4%可以使项目更有价值,每瓦特安装成本更低。
其他注意事项
就技术风险而言,双面面板的电气部件与单面面板的差异不大(Siason和Kedir,2018年)。面临的挑战是如何准确建模和估算双面面板的生产价值,以帮助利益相关者接受和采用该技术。凭借其潜在的巨大的能源收益优势,用于技术评估和准确估算双面价值面板技术的方法正在迅速融合为最佳实践。
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