间接测量双面光伏组件实际工况下双面发电增益的方法

本发明属于太阳能光伏利用领域，特别是一种测试双面光伏组件在实际环境中工作的双面发电增益的装置和方法。

背景技术：

1、近年来，随着气候、环境和能源问题日益突出，太阳能光伏发电技术得到高度重视和不断开拓创新，高效光伏电池的研究硕果累累。这其中，双面光伏组件因其卓越的双面发电性能、良好的弱光响应与超低的光致衰减率等诸多优势，越来越受到研究者和产业界的广泛关注。

2、当前，光伏行业关于单面光伏组件技术产品已形成了国际公认的、较为成熟的出厂性能测试标准方法(stc方法)：光伏组件的出厂性能以峰瓦标示，峰瓦值为在标准测试条件下，即太阳辐照强度1000w/m2、环境温度为25℃，am1.5条件下，光伏组件能够输出的最大功率值。一般来讲，在实际环境中工作时光伏组件表面接收到太阳辐照强度在全天是一种动态变化情况，并非稳定处于测试标准所要求的1000w/㎡数值。因此，stc方法适用的是单面组件的出厂参数确定。然而情况不同的是，双面光伏组件具有可同时利用正反两面的太阳辐照进行光电转换以获得更高的组件发电功率的优势，但也造成其在实际环境中工作时面临比单面光伏组件多一个太阳反面辐照影响因素的复杂情况。因此，传统用于单面光伏组件的出厂性能测试的stc方法其实不适用于双面光伏组件。

3、双面光伏组件的双面发电增益，即其电池反面相比正面产生的发电功率增益，是双面光伏组件的重要性能指标。2019年公布的技术标准iec ts 60904-1-2提出了关于双面组件的三种测试方法，在标准方法中推荐了反面太阳辐照强度为固定值100w/m2和200w/m2时的反面光电功率作为组件的双面发电功率增益标示参数。该方法对行业企业形成统一的双面光伏组件的出厂参数标示方法有一定借鉴意义。但该标准方法所规定的、被称为固定的无论是正面太阳辐照强度1000w/m2还是反面太阳辐照强度100w/m2或200w/m2的太阳辐照实验条件其实与实际环境中的状况会有巨大差异。因此，该标准方法对于实际环境中运行的双面光伏组件的性能评估和分析还有很大差距要求。也正是因为这些原因的存在，导致了很多行业企业仍采用前面所提到的单面组件标示方法，即双面组件实际标示的功率参数只是单独正面部分的峰瓦数，而采取在单面组件单价基础上适当调高来对双面组件定价的方法。这种比较简单但武断的方式显然不够科学，因为虽然对生产厂家来讲能一定程度体现双面组件的价值，但会使买卖双方对于双面组件功率的理解存在很大分歧和认知差异，进而甚至对双面光伏系统的设计和规划产生困难。因此，研究适用实际环境下全尺寸双面光伏组件的反面发电性能特性和定量评估方法对双面光伏组件的更科学应用具有很大的意义和必要。

4、双面组件有双面发电优势特征，但也造成了在测试方法、性能参数指标和影响因素复杂性等方面与单面组件相比都有较大区别要求和难度，尤其是对双面组件在实际环境中运行的双面发电增益分析的难度。与单面组件不同的是，双面组件实际工作时的光电功率其实有两部分组成，一是双面组件光伏电池片的正面产生的发电功率，二是其光伏电池片的背面产生的发电功率，而这两部分功率各自所对应的光电电流、光电电压事实上是无法直接测量分辨出来，因为它们是在一个无法分开的电流回路中。因而，需要研究提出间接分析测量双面组件在实际环境中工作的双面发电增益的实验方法。

技术实现思路

1、针对无法通过直接测量方法测试得到双面组件在在实际环境中工作的双面发电增益的问题，本发明提出了利用双面组件和单面组件作为对照组进行实验测试，是一种可以间接测量双面光伏组件实际工况下双面发电增益的方法。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：

3、一种间接测量双面光伏组件实际工况下双面发电增益的方法，通过下面公式获得：

4、

5、其中：

6、

7、

8、其中为双面组件的全天平均双面增益，ybif为双面组件以stc条件测定的正面峰瓦数为基准的全天发电时间，ym为单面组件以stc条件测定的峰瓦数为基准的全天发电时间，pbif,i和pm,i分别为双面组件和单面组件的发电功率，δt为每次测量时间的间隔，pbif,stc,sh为单面组件的stc方法测量得到双面组件的峰瓦数，pm,stc为单面组件标准条件下峰瓦数。

9、本发明与现有技术相比，其显著优点是：

10、(1)本发明所提出的方法可以间接测量分析得到双面组件在实际环境中工作的双面发电增益，有效解决无法通过直接测量方法测试得到双面组件在在实际环境中工作的双面发电增益的问题。

11、(2)本发明的测试流程简洁，无特殊测试设备要求，易被用户接受，装置结构简单，可以确保双面组件和单面组件能够以同一方位角、倾角和环境条件等进行测试。

技术特征：

1.一种间接测量双面光伏组件实际工况下双面发电增益的方法，其特征在于，通过下面公式获得：

2.根据权利要求1所述的间接测量双面光伏组件实际工况下双面发电增益的方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的间接测量双面光伏组件实际工况下双面发电增益的方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的间接测量双面光伏组件实际工况下双面发电增益的方法，其特征在于，测试时先将双面组件的背面用黑色布遮挡，采用单面组件的stc方法测量得到双面组件的峰瓦数pbif,stc,sh；单面组件与双面组件工作在同一环境、同样方位和同样倾角条件下；全天实时测量双面组件和单面组件的各自的光伏发电功率。

5.根据权利要求1所述的间接测量双面光伏组件实际工况下双面发电增益的方法，其特征在于，双面组件和单面组件的方位和倾角通过测试平台装置调整，所述测试平台装置包括伸缩杆、框架和底座，框架一端与底座铰接，另一端通过伸缩杆与底座铰接，框架上设有两个安装面，分别用于安装双面组件和单面组件。

6.根据权利要求1所述的间接测量双面光伏组件实际工况下双面发电增益的方法，其特征在于，所述底座下端设有多个底座轮。

技术总结
本发明提出了一种间接测量双面光伏组件实际工况下双面发电增益的方法，针对无法通过直接测量方法测试得到双面组件在在实际环境中工作的双面发电增益的问题，本发明的技术解决方案是通过构建双面组件与单面组件的对照组，设计了可以保证对照组以相同方位角和相同倾角在同一实际环境下工作的测试平台装置，基于实时测量得到的对照组的光伏发电功率实验结果，提出了计算分析双面组件在实际环境中工作的双面发电增益的算法，并进行了实例应用。

技术研发人员：罗成龙,苏霄霄,陈心竹,余延顺,兰兰
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13