CN110334443B - 一种计算双面光伏组件背面失配损失的方法 - Google Patents

一种计算双面光伏组件背面失配损失的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110334443B
CN110334443B CN201910603397.6A CN201910603397A CN110334443B CN 110334443 B CN110334443 B CN 110334443B CN 201910603397 A CN201910603397 A CN 201910603397A CN 110334443 B CN110334443 B CN 110334443B
Authority
CN
China
Prior art keywords
double
sided
irradiation
calculating
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910603397.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110334443A (zh
Inventor
孙凯
吴军
全鹏
赵明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trina Solar Co Ltd
Original Assignee
Trina Solar Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trina Solar Co Ltd filed Critical Trina Solar Co Ltd
Priority to CN201910603397.6A priority Critical patent/CN110334443B/zh
Publication of CN110334443A publication Critical patent/CN110334443A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110334443B publication Critical patent/CN110334443B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/06—Multi-objective optimisation, e.g. Pareto optimisation using simulated annealing [SA], ant colony algorithms or genetic algorithms [GA]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Economics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种计算双面光伏组件背面失配损失的方法，包括以下步骤：将双面组件背面分为n等分，形成n个部分，其中n为大于等于2的整数；分别计算双面组件背面n个部分的辐照；以背面最大辐照转换成电学模型计算得到双面组件背面的功率；分别将背面n个部分的辐照转换成电学模型进行功率计算，将最大功率与此时失配功率进行对比，计算得到双面组件背面失配损失。本发明可以得到双面光伏组件背面各个部分辐照，进而计算双面组件背面辐照不均导致的失配损失，可以根据双面组件背面特性进行设计优化，比如对于固定安装的双面组件，计算对比不同安装高度下双面组件背面辐照不均失配损失，优化双面系统的设计，提高系统发电量。

Description

一种计算双面光伏组件背面失配损失的方法
技术领域
本发明属于光伏技术领域，具体涉及一种计算双面光伏组件背面失配损失的方法。
背景技术
随着光伏发电的快速发展，技术不断提升，成本不断下降，竞争形势愈发激烈，降低度电成本成为光伏企业不断追求的目标。与普通组件相比，双面光伏组件由于正反两面均可发电，极大地提升了系统的发电能效，因此备受市场青睐。然而，在双面组件的安装与应用方面，还有许多问题需要解决，例如如何确定双面组件的安装高度、间距使得双面组件发电量最优，双面组件在实际应用过程中背面的辐照分布不均，导致系统发生失配，如何计算背面失配。
文献“Shoukry I,Libal J,Kopecek R,et al.Modelling of Bifacial Gain forStand-alone and in-field Installed Bifacial PV Modules[J].Energy Procedia,2016,92:600-608.”通过测试发现，光伏阵列排布下的双面光伏组件，阵列头尾两排的背面发电量增益最大，并向中间逐渐减少；同样地，同一组串的双面光伏组件，位于两端的组件发电量增益明显大于中间组件的增益，说明双面组件背面辐照分布不均，所以研究双面组件背面辐照意义重大。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种计算双面光伏组件背面失配损失的方法，可以计算双面组件失配的损失。
本发明的技术方案为：一种计算双面光伏组件背面失配损失的方法，包括以下步骤：
(a)将双面组件背面分为n等分，形成n个部分，其中n为大于等于2的整数；
(b)分别计算双面组件背面n个部分的辐照；
(c)以背面最大辐照转换成电学模型计算得到双面组件背面的功率；
(d)分别将背面n个部分的辐照转换成电学模型进行功率计算，将最大功率与此时失配功率进行对比，计算得到双面组件背面失配损失。
作为优选，所述n为3，3个部分分别为上、中、下三个部分。
作为优选，所述步骤(b)中计算双面组件背面n个部分的辐照按照式(1)、(2)、(3)以及(4)计算：
Irear(t)＝Iground(t)+Isky+Ibeam(t＝上、中、下)(1)
其中，t为上、中、下，Irear(t)为双面组件背面辐照；Iground为双面组件地面反射、Isky为双面组件空中散射、Ibeam双面组件背面直接辐照；
Iground(t)＝∑iρi*Gi*VFi-m(t) (2)
其中，地面反射分为四个区域，分别为阴影区1和阴影区2，光亮区3和光亮区4，即i＝1，2，3，4，ρi为每个区域地面反射率；VFi-m(t)为每个区域对双面组件背面上、中、下三个不同部分的视角系数；Gi为每个区域的水平总辐照，包括水平直射辐照和水平散射辐照；
其中，r为面A1与面A2上任意点的连线；θ1为面A1法线与连线r的夹角；θ2为面A2法线与连线r的夹角；
其中，Id为水平散射辐照；β为组件倾角；In为水平直射辐照；I0为大气层外水平辐照。
作为优选，所述步骤(c)中背面最大辐照转换成电学模型计算双面组件背面的功率的计算方法包括：
选择Irear(t)中辐照最大的部分为双面组件背面辐照基准，利用光伏组件单二极管四参数法模型进行该辐照下组件的最大工作点功率为P1，按照式(5)进行模拟计算，
其中，I为工作电流，V为工作电压，Iph为光生电流，I0为二极管反向饱和电流，Rs为串联电阻，A为二极管理想因子，k为玻尔兹曼常数，q为电子电荷，T为组件工作温度。
作为优选，所述步骤(d)中将将背面3个部分的辐照转换成电学模型进行功率计算的方法包括：
此时将三个部分不同辐照带入失配模型计算，按照式(6)进行相关计算，得到整个组件的最大工作点功率为P2；
其中，Isc为组件短路电流，Isc，ref为标准测试条件下组件的短路电流，S为工作辐照，Sref为标准测试条件下的辐照，为1000W/m2，a为电流温度系数，ΔT为组件工作温度与标准测试条件下的温度(25℃)差。
作为优选，将步骤(c)和步骤(d)中计算的两个最大功率点进行对比，得到双面组件背面失配损失为(P1-P2)/P1*100％。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明可以得到双面光伏组件背面各个部分辐照，进而计算双面组件背面辐照不均导致的失配损失，可以根据双面组件背面特性进行设计优化，比如对于固定安装的双面组件，计算对比不同安装高度下双面组件背面辐照不均失配损失，优化双面系统的设计，提高系统发电量。
附图说明
图1为本发明中双面组件n等分示意图。
图2为本发明中双面组件3等分示意图。
图3为本发明中组件测试场地示意图。
图4为本发明中双面组件背面辐照计位置示意图。
图5为本发明中双面组件背面IV曲线(以最大辐照为基准)。
图6为本发明中双面面组件背面IV曲线(失配)。
具体实施方式
实施例1
一种计算双面光伏组件背面失配损失的方法，包括以下步骤：
(a)将双面组件背面分为n等分，形成n个部分，其中n为大于等于2的整数，n根据所安装的组件类型和排数决定，本实施例中以分为三个部分为例，n等分的计算方式一样，见图1和图2所示；
(b)分别计算双面组件背面n个部分的辐照，按照式(1)、(2)、(3)以及(4)计算，双面组件上中下三个部分分别取双面组件背面从下至上1/3、1/2、2/3处的辐照，
Irear(t)＝Iground(t)+Isky+Ibeam(t＝上、中、下)(1)
其中，t为上、中、下，Irear(t)为双面组件背面辐照；Iground为双面组件地面反射、Isky为双面组件空中散射、Ibeam双面组件背面直接辐照；
Iground(t)＝∑iρi*Gi*VFi-m(t)(2)
其中，地面反射分为四个区域，分别为阴影区1和阴影区2，光亮区3和光亮区4，即i＝1，2，3，4，ρi为每个区域地面反射率；VFi-m(t)为每个区域对双面组件背面上、中、下三个不同部分的视角系数；Gi为每个区域的水平总辐照，包括水平直射辐照和水平散射辐照；
其中，r为面A1与面A2上任意点的连线；θ1为面A1法线与连线r的夹角；θ2为面A2法线与连线r的夹角；
其中，Id为水平散射辐照；β为组件倾角；In为水平直射辐照；I0为大气层外水平辐照。
(c)以背面最大辐照转换成电学模型计算得到双面组件背面的功率：
选择Irear(t)中辐照最大的部分为双面组件背面辐照基准，利用光伏组件单二极管四参数法模型进行该辐照下组件的最大工作点功率为P1，按照式(5)进行模拟计算，
其中，I为工作电流，V为工作电压，Iph为光生电流，I0为二极管反向饱和电流，Rs为串联电阻，A为二极管理想因子，k为玻尔兹曼常数，q为电子电荷，T为组件工作温度。
(d)分别将背面n个部分的辐照转换成电学模型进行功率计算，将最大功率与此时失配功率进行对比，计算得到双面组件背面失配损失，具体过程如下：
将三个部分不同辐照带入失配模型计算，按照式(6)进行相关计算，得到整个组件的最大工作点功率为P2；
其中，Isc为组件短路电流，Isc，ref为标准测试条件下组件的短路电流，S为工作辐照，Sref为标准测试条件下的辐照，为1000W/m2，a为电流温度系数，ΔT为组件工作温度与标准测试条件下的温度(25℃)差。
将步骤(c)和步骤(d)中计算的两个最大功率点进行对比，得到双面组件背面失配损失为(P1-P2)/P1*100％。
以在天合光能股份有限公司东南区实验场地上的平单轴系统上安装了三排光伏组件为例，如图3所示，地面铺的白板，反射率约为0.6，并在其背面1/3、1/2、2/3处安装上辐照计进行背面辐照计算，见图4。
实验测试时间为2019年3月26日，以组件背面2/3处为例进行测试，其测试结果如表1所示，可以发现，背面辐照模拟和实测误差在5％以内，所以模型计算的辐照具有一定的参考意义。
现已该测试场地组件为例，选择11:30的实测，数据分别模拟了双面组件背面上中下三个部分的辐照，结果见表2。其中选取天合光能股份有限公司双面组件背面在STC条件测试下的电学参数，见表3。
表1
表2
表3
首先以背面最高辐照为基准计算双面组件背面最大工作点功率，其IV曲线如图5所示，最大功率P1为63.38W。
其次再计算以三个部分不同辐照下双面组件背面最大工作点功率，其IV曲线如图6所示，最大功率P2为54.09W。
所以双面组件背面失配损失的功率为9W，占比约为14％。

Claims (5)

1.一种计算双面光伏组件背面失配损失的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)将双面组件背面分为n等分，形成n个部分，其中n为大于等于2的整数；
(b)分别计算双面组件背面n个部分的辐照；
(c)以背面最大辐照转换成电学模型计算得到双面组件背面的功率；
(d)分别将背面n个部分的辐照转换成电学模型进行功率计算，将最大功率与此时失配功率进行对比，计算得到双面组件背面失配损失；
所述步骤(c)中背面最大辐照转换成电学模型计算双面组件背面的功率的计算方法包括：
选择Irear(t)中辐照最大的部分为双面组件背面辐照基准，利用光伏组件单二极管四参数法模型进行该辐照下组件的最大工作点功率为P1，按照式(5)进行模拟计算，
其中，I为工作电流，V为工作电压，Iph为光生电流，I0为二极管反向饱和电流，Rs为串联电阻，A为二极管理想因子，k为玻尔兹曼常数，q为电子电荷，T为组件工作温度。
2.如权利要求1所述的计算双面光伏组件背面失配损失的方法，其特征在于，所述n为3，3个部分分别为上、中、下三个部分。
3.如权利要求2所述的计算双面光伏组件背面失配损失的方法，其特征在于，所述步骤(b)中计算双面组件背面n个部分的辐照按照式(1)、(2)、(3)以及(4)计算：
Irear(t)＝Iground(t)+Isky+Ibeam(t＝上、中、下) (1)
其中，t为上、中、下，Irear(t)为双面组件背面辐照；Iground为双面组件地面反射、Isky为双面组件空中散射、Ibeam双面组件背面直接辐照；
Iground(t)＝∑iρi*Gi*VFi-m(t) (2)
其中，地面反射分为四个区域，分别为阴影区1和阴影区2，光亮区3和光亮区4，即i＝1，2，3，4，ρi为每个区域地面反射率；VFi-m(t)为每个区域对双面组件背面上、中、下三个不同部分的视角系数；Gi为每个区域的水平总辐照，包括水平直射辐照和水平散射辐照；
其中，r为面A1与面A2上任意点的连线；θ1为面A1法线与连线r的夹角；θ2为面A2法线与连线r的夹角；
其中，Id为水平散射辐照；β为组件倾角；In为水平直射辐照；I0为大气层外水平辐照。
4.如权利要求3所述的计算双面光伏组件背面失配损失的方法，其特征在于，所述步骤(d)中将将背面3个部分的辐照转换成电学模型进行功率计算的方法包括：
此时将三个部分不同辐照带入失配模型计算，按照式(6)进行相关计算，得到整个组件的最大工作点功率为P2；
其中，Isc为组件短路电流，Isc，ref为标准测试条件下组件的短路电流，S为工作辐照，Sref为标准测试条件下的辐照，为1000W/m2，a为电流温度系数，ΔT为组件工作温度与标准测试条件下的温度(25℃)差。
5.如权利要求4所述的计算双面光伏组件背面失配损失的方法，其特征在于，将步骤(c)和步骤(d)中计算的两个最大功率点进行对比，得到双面组件背面失配损失为(P1-P2)/P1*100％。
CN201910603397.6A 2019-07-05 2019-07-05 一种计算双面光伏组件背面失配损失的方法 Active CN110334443B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910603397.6A CN110334443B (zh) 2019-07-05 2019-07-05 一种计算双面光伏组件背面失配损失的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910603397.6A CN110334443B (zh) 2019-07-05 2019-07-05 一种计算双面光伏组件背面失配损失的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110334443A CN110334443A (zh) 2019-10-15
CN110334443B true CN110334443B (zh) 2023-12-22

Family

ID=68144315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910603397.6A Active CN110334443B (zh) 2019-07-05 2019-07-05 一种计算双面光伏组件背面失配损失的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110334443B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112541152B (zh) * 2020-10-10 2024-03-22 天合光能股份有限公司 双面光伏组件工作温度的计算方法
CN112926219B (zh) * 2021-03-24 2024-01-30 天合光能股份有限公司 一种失配损失计算方法、装置、设备以及存储介质

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016187244A (ja) * 2015-03-27 2016-10-27 伊賀　淳 フィールドにおける太陽光発電量シミュレーション計算プログラム
CN109116872A (zh) * 2018-09-30 2019-01-01 天合光能股份有限公司 一种双面光伏组件跟踪角度的优选方法
CN109787556A (zh) * 2019-03-12 2019-05-21 河海大学常州校区 一种评估双面双玻光伏组件背面年辐照不均匀度的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110334443A (zh) 2019-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liang et al. A review of crystalline silicon bifacial photovoltaic performance characterisation and simulation
Irwan et al. Indoor test performance of PV panel through water cooling method
Ngoc et al. Increasing efficiency of photovoltaic systems under non-homogeneous solar irradiation using improved Dynamic Programming methods
Valdivia et al. Bifacial photovoltaic module energy yield calculation and analysis
CN107482992B (zh) 一种考虑经济因素的电站级光伏倾角优化方法
Varga et al. Model-based analysis of shading losses in ground-mounted photovoltaic power plants
CN108197371A (zh) 基于bim的固定光伏阵列连线优化
CN103890956A (zh) 光伏发电系统
CN110334443B (zh) 一种计算双面光伏组件背面失配损失的方法
Wang et al. The study on micromismatch losses of the bifacial PV modules due to the irradiance nonuniformity on its backside surface
Rouholamini et al. Modeling, configuration, and grid integration analysis of bifacial PV arrays
Ernst et al. Accurate modelling of the bifacial gain potential of rooftop solar photovoltaic systems
Bouchakour et al. Monitoring, modelling and simulation of bifacial PV modules over normal and high albedos
Tsuchida et al. Albedo-dependent bifacial gain losses in photovoltaic modules with rear-side support structures
CN110113003B (zh) 一种计算双面光伏组件背面辐照不均匀度的方法
CN110110481B (zh) 一种计算双面光伏组件失配功率损失的方法
CN105279310B (zh) 一种聚光太阳能光伏系统中模组分布结构的优化设计方法
Perera et al. Power generation and performance analysis of Bi-facial vs Mono-facial 10KW Photovoltaic power station
Carr et al. Thermal model in digital twin of vertical PV system helps to explain unexpected yield gains
Ma et al. Space optimization of utility-scale photovoltaic power plants considering the impact of inter-row shading
Liu Advanced control of photovoltaic converters
CN109726459B (zh) 一种双面光伏组件的间距优化方法
de Souza Silva et al. Impact of bifacial modules on the inverter clipping in distributed generation photovoltaic systems in brazil
CN109711077B (zh) 一种切半光伏组串遮挡条件下建模方法
González-Moreno et al. Outdoor Performance Comparison of Bifacial and Monofacial Photovoltaic Modules in Temperate Climate and Industrial-like Rooftops

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant