[實(shí)用新型]一種區(qū)域優(yōu)化的雙面光伏組件及其發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202022060323.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN212392859U
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋悅;陳澤熙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州中旭新能源有限公司
• 主分類號(hào): H02S40/36
• 分類號(hào): H02S40/36;H02S40/32;H02S40/34;H01L31/05
• 代理公司: 廣東世紀(jì)專利事務(wù)所有限公司 44216
• 代理人: 劉卉

本實(shí)用新型公開了一種區(qū)域優(yōu)化的雙面光伏組件及其發(fā)電系統(tǒng)，涉及光伏發(fā)電領(lǐng)域。本實(shí)用新型通過(guò)將排布于矩形陣列長(zhǎng)邊方向光伏電池片區(qū)域等分為上下兩個(gè)或者上中下三個(gè)組件單元，并在成本更低而效率更高的豎裝條件下，使單個(gè)組件單元及電池片串中呈現(xiàn)相近的照度，而各個(gè)組件單元之間的背面照度輻照差異時(shí)，可在光伏控制單元作用下可有效挽回組件單元間的因失配而形成功率損失，使雙面組件獲得實(shí)效性的發(fā)電量增幅。此外，還有效挽回光伏組件在如前后排遮擋、檁條遮擋和個(gè)別電池片遮擋等問(wèn)題上因?yàn)槭涠a(chǎn)生的損失，滿足降低平準(zhǔn)化度電成本的要求，滿足降低平準(zhǔn)化度電成本的要求，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及光伏發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種區(qū)域優(yōu)化的雙面光伏組件及其發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光伏組件也叫太陽(yáng)能電池板，是由多個(gè)太陽(yáng)能電池片呈陣列的串并聯(lián)構(gòu)成，是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的核心部分。隨著光伏技術(shù)的發(fā)展逐漸成熟，光伏組件不滿足于單面的光伏發(fā)電，還通過(guò)雙面光伏組件進(jìn)一步提升獲取電力的效率。現(xiàn)有的雙面光伏組件，與單面組件具有類似的結(jié)構(gòu)，主要以雙面光伏電池片呈矩形陣列布置構(gòu)成光伏組件，再由光伏組件串并聯(lián)形成光伏發(fā)電站。在雙面光伏組件中，在雙面太陽(yáng)能電池片和透明的背板材料的作用下，除了正面發(fā)電外，背面也可有效利用接收到的光線來(lái)發(fā)電。這些光線包含地面的反射光、大氣中的散射光、空氣中粉塵的反射光、周圍建筑物的反射光等。因此，雙面發(fā)電特性使其可比常規(guī)單面光伏組件可以產(chǎn)生更多的電能。

但是，雙面光伏組件在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中往往有許多因素制約了其背面光伏發(fā)電效率，加之相較于單面組件會(huì)提升成本，使得雙面組件對(duì)降低光伏發(fā)電系統(tǒng)的平準(zhǔn)化度電成本（LCOE）的貢獻(xiàn)相當(dāng)有限。現(xiàn)有的雙面發(fā)電組件背面照度接收量會(huì)受到安裝條件的影響，例如安裝高度、前后排間距、安裝傾角和地面場(chǎng)景反射率等。如圖1所示的雙面光伏組件，沿長(zhǎng)邊方向12塊太陽(yáng)能電池片全部串聯(lián)形成電池片串，沿短邊方向相鄰的電池片串極性相反的排布并形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)。如圖3所示，光伏組件的安裝可分為長(zhǎng)邊（橫向）安裝以及長(zhǎng)邊縱邊（豎向）安裝，相比豎向安裝，橫向安裝則需要5條以上檁條支撐，且安裝效率極大的降低。因此，以下對(duì)光伏組件長(zhǎng)邊豎向安裝的運(yùn)行情況進(jìn)行分析。如圖1中，背面的照度不均勻性受到光伏組件前后排及左右相鄰組件的自陰影影響。光伏組件背面的下部區(qū)域可避開自陰影區(qū)域,直接接受地面的較強(qiáng)的反射太陽(yáng)光，所獲得的照度較高；而背面中部區(qū)域收到自陰影影響較大，主要依賴于大氣對(duì)太陽(yáng)光線的散射，所獲得的照度較低；而頂部所獲得照度在兩者之間，其可獲得較強(qiáng)的大氣散射以及云彩的反射。當(dāng)在安裝支架上沿高度方向裝了兩塊以上組件的情況下，其背面照度又會(huì)有所不同。同時(shí)，除了整體呈現(xiàn)了下部高于上部，兩側(cè)高于中部的特點(diǎn)，隨太陽(yáng)光線的角度變化，各區(qū)域的大小也有所變化。

雙面光伏組件的背部照度的不均勻?qū)⒃斐纱?lián)電池片的失配。如圖2所示，由于光伏組件或電池片的伏安特性和功率特性是與照度高度相關(guān)的非線性特征。在太陽(yáng)照度相關(guān)性方面，光伏組件的最大功率輸出電流隨照度的上升而增大，基本是線性關(guān)系；太陽(yáng)照度的變化對(duì)光伏組件的最大功率輸出電壓影響不是那么大。在光伏組件或電池片串聯(lián)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，存在著木桶效應(yīng)，即串聯(lián)的光伏電池其中一塊因遮擋等原因照度下降，會(huì)是的整串電池的電流下降，并且使串聯(lián)的其他光伏電池的工作電壓不在最大功率的工作電壓下，產(chǎn)生光伏組件或子電池片串的失配效應(yīng)。如電池片串中部分電池片輻照過(guò)低，整個(gè)串聯(lián)電池片的電流將下降，高輻照的光伏電池片均運(yùn)行在不匹配的電壓下，則整串的功率將下降。

此外，現(xiàn)有的光伏組件在光伏電站的應(yīng)用中，存在其他情況導(dǎo)致的失配，并嚴(yán)重影響到發(fā)電量，可歸類到一下幾種問(wèn)題：1）在意外情況下局部光伏電池被長(zhǎng)期遮擋；2）隨太陽(yáng)入射角的降低，前排組串將遮擋后排組串；3）光伏組件的安裝支撐結(jié)構(gòu)的檁條會(huì)遮擋雙面組件的背面；4）大氣變換移動(dòng)的云層呈現(xiàn)不規(guī)律的遮擋。