不同安装倾角对双面光伏组件光伏电站发电量的影响研究

马庆虎，张 勃，李 宪，李晓峰，白卫刚，王 珣，晏华斌

(国家电投集团青海光伏产业创新中心有限公司，西宁 810000)

0 引言

双面光伏组件因背面可发电的特性而受到业界的广泛关注。影响双面光伏组件背面接收的太阳辐射量的因素主要包括：组件最低点离地高度、地面反射率、支架类型、组件安装倾角等。本文主要研究了采用固定支架运行方式时，在保持支架前、后排间距不变的情况下，利用PVsyst 软件模拟不同组件安装倾角时，双面光伏组件背面接收的太阳辐射量增益及光伏电站首年发电量的情况，以便于在有限的占地面积下，能够充分利用双面光伏组件背面发电这一特性，为后期光伏电站的设计方案比选、设计优化等工作提供依据。

1 不同安装倾角时双面光伏组件背面接收的太阳辐射量增益和光伏电站首年发电量情况

以某光伏电站(36°01′01′N、100°30′50′E)为例进行分析，该电站所在地的海拔高程为2880 m，年太阳辐射总量为6391 MJ/m2。

上述光伏电站的装机容量为1.1 MW，组件采用445 Wp的双面单晶硅光伏组件，逆变器采用系统电压为1500 V、功率为185 kW 的组串式逆变器，箱式变压器(下文简称“箱变”)采用容量为1 MW 的35 kV 升压箱变；支架采用固定支架，支架上组件前沿到相邻后排支架上组件前沿的间距为9.4 m，东西向相邻2 排支架之间的间距为0.5 m，组件最低点离地高度为1.2 m；地面反射率取20%。

双面光伏组件的安装倾角范围选择20°～40°，以20°为基准，以1°为间隔，利用PVsyst 软件模拟在不同安装倾角下，双面光伏组件背面接收的太阳辐射量增益和光伏电站首年发电量情况，具体如表1 所示。

图1 为不同安装倾角下光伏电站首年发电量的趋势图。

结合表1 和图1 可知，在安装倾角为20°～40°的范围内，双面光伏组件背面接收的太阳辐射量占其正面接收太阳辐射量的比例为6.09%～6.47%，组件安装倾角以1°的幅度增长变化时，此占比的变化幅度不大。随着组件安装倾角的增大，双面光伏组件背面接收的太阳辐射量逐渐增加，相对于组件安装倾角为20°时组件背面接收的太阳辐射量而言，太阳辐射量增益从0.23%逐渐上涨至9.43%[1]。在支架上组件前沿到相邻后排支架上组件前沿的间距为9.4 m 的情况下，当组件安装倾角为33°时，虽然双面光伏组件正面和背面接收的太阳辐射量不是最大值，但该安装倾角时光伏电站的首年发电量最高。因此，该组件安装倾角可作为此光伏电站光伏组件的最佳安装倾角[2]。

2 结论

本文通过PVsyst 软件模拟了双面光伏组件光伏电站在采用固定支架运行方式且保持支架前、后排间距不变的情况下，组件采用不同安装倾角时其背面接收的太阳辐射量增益及光伏电站首年发电量的情况，得到以下结论：

1)双面光伏组件背面接收的太阳辐射量占其正面接收太阳辐射量的比例为6.09%～6.47%，组件安装倾角以1°的幅度逐渐变化时，此比例的变化幅度不大。

2) 随着组件安装倾角的增加，双面光伏组件背面接收的太阳辐射量增益也逐渐增加；相对于组件安装倾角为20°时组件背面接收的太阳辐射量而言，太阳辐射量增益为0.23%～9.43%。

3) 在支架上组件前沿到相邻后排支架上组件前沿的间距为9.4 m 的情况下，组件安装倾角为33°时双面光伏组件正面和背面接收的太阳辐射量虽不是最大值，但属于相对较高水平，该安装倾角下光伏电站的首年发电量最高。

综上所述，光伏电站采用双面光伏组件的设计方案比选和设计优化，不仅要考虑组件背面接收的太阳辐射量增益，同时还需考虑光伏电站的首年发电量情况，以便于在有限的占地面积内最大化利用双面光伏组件的背面发电特性。