單軸+雙面光伏 可實現最低的度電成本

索比光伏網 發佈 2020-06-11T18:50:03+00:00

近年來,太陽能電池相關技術獲得了快速發展,PERC製程普及化帶領電池轉換效率的提升,組件端的微型技術朝著多樣化方向發展,如半片、拼片、迭片、多柵線、雙玻、雙面(電池)組件等多種技術類型的疊加運用,使得最終組件產品的輸出功率得以提升。

近年來,太陽能電池相關技術獲得了快速發展,PERC製程普及化帶領電池轉換效率的提升,組件端的微型技術朝著多樣化方向發展,如半片、拼片、迭片、多柵線、雙玻、雙面(電池)組件等多種技術類型的疊加運用,使得最終組件產品的輸出功率得以提升。

在此基礎上,度電成本則是光伏組件產品最核心的競爭力。平準化度電成本(levelized cost of energy,LCOE),是對光伏電站的成本和發電量進行平準化後計算得到的發電成本,簡而言之就是電站平均每度電的發電成本。要降低度電成本,就要提升電池效率、組件功率,持續降低生產成本,提升更高的發電量,並確保長期的可靠性。

據統計數據,未來幾年光伏電站數量還將持續增長。在這些光伏電站的建設中,雙面發電技術和光伏跟蹤系統將成為發展主流,未來10年雙面發電將上升至40%。雙面發電系統可以從組件背面的反射光中發電,從而提高產量降低LCOE。儘管跟蹤系統本身也會降低LCOE,但這兩種技術的結合可能會進一步降低度電成本。

近日,新加坡太陽能研究所的研究人員發現,在基於晶體矽技術的太陽能發電項目中實現最低LCOE的最佳方法,是結合雙面面板與單軸跟蹤器的組合,可以實現比傳統系統高出35%的發電量,相關研究成果已發表於《焦耳》(Joule)雜誌。

為了使這一研究成果更具普遍代表性,該研究小組搜集並分析了全球範圍內安裝有固定傾角、單軸和雙軸跟蹤系統的單面和雙面太陽能發電廠的成本效益。他們假設這些太陽能發電廠中的組件以適當間距排列,足以讓遮蔽引起的損耗達到忽略不計的程度,而且不考慮面板背面安裝系統本身的影子。

該實驗中,研究人員只關注在特定位置安裝光伏系統是否具有成本效益。行列間距對其他成本因素的影響,比如現場準備作業、布線、圍欄等都予以忽略。此外,也不考慮政府政策、污染損失和運輸成本等這些可能對LCOE產生較大影響的因素。

對於使用固定傾角組件的項目,研究者們設定面板下緣與地面之間距離為0.6m,而對於安裝了跟蹤器的光伏項目,則將這一高度假定為1m。他們對正面功率輸出為310W的單面單晶PERC組件,與正面功率輸出為305W的同類型雙面面板進行了比較,逆變器效率和光伏裝置中的其他損失取值分別為96%和3%。

此外,該研究小組還從美國國家航空航天局(NASA)的雲和地球輻射能量系統(CERES)中得到了全球多個地點的日平均水平面總輻照度的數據信息。他們應用Orgill-Hollands模型計算法向直接輻照度(DNI)和漫反射水平輻照度(DHI),這種方法使用晴空指數作為唯一變量來估計漫反射係數,日平均環境溫度和反照率值也作為參數被納入考慮範圍。

研究發現:跟蹤器和雙面系統的所有組合方式都可以提高發電量,在非常高的緯度上甚至能提高50%以上。對於相同的安裝結構,雙面配置的性能優於單面配置;跟蹤器配置明顯優於固定傾角配置,雙軸跟蹤器的發電量略高於單軸。

當項目位於高緯度地點時,採用單軸跟蹤方式的雙面系統,在成本和發電量方面將具有更加明顯的優勢。與雙面固定傾角系統相比,單面單軸系統的跟蹤特性可以大大降低LCOE(高達21%)。只有在靠近極點的位置,雙面組件從面板兩側捕獲光的特點變得更具影響力,並帶來較低的LCOE值。

一般而言,單軸跟蹤器裝置的系統成本比傳統的單面固定傾角系統高10%,但兩軸跟蹤器裝置的成本可能高出30%~60%,兩軸跟蹤器系統較高的成本主要來自於其安裝結構的高成本支出。

在分析的全球地域的中,雙面單軸跟蹤器光伏項目的LCOE對於其中93.1%的土地面積是最低的,而單面單軸跟蹤器發電廠的LCOE能在87.9%的土地上排在第二位。因此,在目前市場環境下,單軸系統+雙面光伏組合將最具成本效益。

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