双面面板与单轴跟踪器结合可实现太阳能发电最低LCOE

新加坡太阳能研究所的一组科学家发现，在基于晶体硅技术的太阳能发电项目中实现最低LCOE的最佳方法，是结合双面面板与单轴跟踪器。在《焦耳》杂志(Joule)上发表的《双面和光伏跟踪系统的全球技术经济性能研究》中，学者们表示，他们经过测试发现上述组合可以实现比传统系统高出35%的发电量。

参数

这个研究小组分析了在全球范围内安装有固定倾角、单轴和双轴跟踪系统的单面和双面太阳能发电厂的成本效益。他们从NASA的云和地球辐射能量系统(CERES)中得到了世界上数个地点的日平均水平面总辐照度的数据。

该研究小组应用Orgill-Hollands模型计算直接法向辐照度(DNI)和漫反射水平辐照度(DHI)。这种方法使用晴空指数作为唯一变量来估计漫反射系数。日平均环境温度和反照率值也作为参数被纳入考虑。

度量

研究人员假设太阳能发电厂中的组件以适当间距排列，足以让遮蔽引起的损耗达到忽略不计的程度。他们的分析也不考虑面板背面的安装系统本身的影子。

研究人员解释说：“行列间距对其他成本因素的影响，比如现场整备作业、布线、围栏等也予以忽略。我们不考虑政府政策；这些都可能对LCOE产生重大影响。因此我们只关注在特定位置安装光伏系统是否具有成本效益。”

污染损失和运输成本也被排除在分析参数之外。

对于使用固定倾角组件组成的项目，研究者们设定面板下缘与地面之间距离为0.6米，而对于安装了跟踪器的光伏项目，将这一高度假定为1米。用于现场测量的组件由中国制造商隆基乐叶光伏提供，并且他们对正面功率输出为310瓦的单面单晶PERC组件，和正面功率输出为305瓦的同类型双面面板进行了比较。逆变器效率和光伏装置中的其他损失分别取值为96%和3%。

单轴最优

研究小组写道，“跟踪器和双面系统的所有组合方式都可以提高发电量，在非常高的纬度上甚至能提高50%以上。一般而言，对于相同的安装结构，双面配置的性能优于单面配置。跟踪器配置明显优于固定倾角配置，双轴跟踪器的发电量略高于单轴。”

这些科学家提出，单轴跟踪器装置的系统成本比传统的单面固定倾角系统高10%，但两轴跟踪器装置的成本可能高出30%至60%。他们解释说，“两轴跟踪器系统较高的系统成本主要来自于其安装结构的高成本。”

当项目位于高纬度地点时，采用单轴跟踪方式的双面系统在成本和发电量方面的优势就变得明显。

科学家们得出结论：“一般而言，与双面固定倾角系统相比，单面单轴系统的跟踪特性导致LCOE大大降低(可高达21%)。但是，只有在靠近极点的位置，双面组件从面板两侧捕获光的特点变得更具影响力，并带来较低的LCOE值。”

在他们所分析的全球地域中，双面单轴跟踪器光伏项目的LCOE对于其中93.1%的土地面积是最低的，而单面单轴跟踪器发电厂的LCOE能在87.9%的土地上排在第二位。

这些学者总结道：“因此，在目前的市场形势下，单轴系统最具成本效益，是首选方案。”