爱游戏双面光伏(BPV)能够利用面板正面和背面的太阳辐照,进而提高单位面积生成的电能,因此有望替代传统的单面光伏太阳能板。BPV目前处于兴起阶段,其推广应用仍需要不断探索。目前已有BPV相关的综述研究较少,且内容仅涉及BPV的某个方面。本文对BPV当前的主要应用进行深入的研究,并重点关注不同应用场景下BPV系统的改进。
由于能够利用面板正面和背面的入射辐照,BPV比单面光伏板能够产生更多的电能。单面光伏与BPV对比如图1和图2所示。
第一批商业化的BPV模块由ISOFOTON公司开发,其结构是具有p+nn+结构的双面背面场单元,该单元当时在背面照明下的效率已被证明为12.7%。下图展示了早期的BPV模块。
BPV在光伏市场份额中的不断增长,如下图所示。2019年约为15%,预计到2030年, BPV将占光伏市场的70%。
BPV技术的潜在应用包括水面光伏、建筑集成光伏(BIPV)、建筑应用光伏(BAPV)和农业光伏,如图5所示。
BPV运行效率可以表示为在相同的测试条件下,单位面积产生的功率与BPV相同功率的单面光伏的等效效率。通常使用双极性因子,其包括太阳能板的正面和背面的效率之比。下图对影响面板正面或背面入射辐照度水平的因素进行可视化。
二极管等效电路是分析光伏电气性能的常用方法,可有效减少需要分析的计算和组件的数量。图7和图8分别展示了传统单面面板和双面面板的二极管等效电路。
Rodrguez-Gallegos等人研究发现具有单轴的BPV系统在绝大多数位置产生的平准化电力成本最低。平准化电力成本为平准化电力成本。双轴可产出更高的电能,但其初始投资更高。
在工业方面,BPV在光伏市场的影响力正在显著增长,尽管目前占比不高,但预计将在未来主导光伏市场。到2030年,BPV将占据约70%的市场份额。
在政策需求方面,为了使BPV处于行业的前沿,需要政府和行业领导者的具体支持。这将有助于引领技术标准化的道路。
a)在地面安装BPV方面,目前存在多种基于视图因子或光线跟踪的建模分析方法。需形成计算BPV辐照度的标准化方法。
b)在建筑附着BPV方面,需要较低的地面覆盖率以避免面板间的遮蔽。为了最大限度利用太阳能,应使用垂直BPV面板。BAPV的诸多应用案例是用于绿色屋顶的垂直系统,未来的工作重点是传统的水平屋顶,需研发提升反射效果的涂层。
c)在光伏建筑一体化BPV方面,BIPV应当朝减少视觉突兀感的方向发展。
d)在农业BPV方面,目前缺少关于双面光伏与农作物优化的研究工作。需研究最适于应用BPV的农作物。
e)在水面BPV方面,缺乏使FPV免受风力损坏的研究。BPV模块须安装在较高的水面上,以最大限度地提高后侧辐照度,但是安装高度的升高将影响水面对BPV的散热效果。
本文对BPV研究进展进行了综述,分析了世界不同地区BPV的应用,并对未来BPV发展提供了建议。与单面系统相比,BPV的优势不限于增加电力产量,还包括应用于APV时提高作物生长和减少水蒸发,应用于FPV系统时减少水库水蒸发等。这些优势显示了BPV的巨大通用性和潜力。原文信息
英国埃克塞特大学可再生能源学院讲师。曾担任爱尔兰都柏林科技大学工业与工程光学中心研究员。他是工程、数学和物理科学学院可再生能源小组的成员,也是跨学科环境与可持续发展研究所的成员。他还担任可再生能源工程和全球可再生能源工程理学硕士项目主任。
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