在連云港地區(qū)搭建光伏陣列試驗(yàn)平臺(tái)，研究對(duì)比清潔組件與灰層遮擋組件的長(zhǎng)期發(fā)電量差異，研究灰層遮擋對(duì)n 型雙面組件和p 型單玻組件發(fā)電性能等的影響。研究表明：灰層遮擋對(duì)n 型雙面組件發(fā)電量的影響程度低于p 型單玻組件，表面清潔狀態(tài)下，p 型單玻組件和n型雙面組件發(fā)電量平均增益分別為3.2% 和1.7%;地面反射率越高，n 型雙面組件受灰層遮擋影響的程度越低;相同灰層遮擋條件下，n 型雙面組件工作溫度低于p 型單玻組件。

試驗(yàn)

試驗(yàn)對(duì)象

挑選EL 無異常、電性能參數(shù)相近的n 型雙面組件和p 型單玻組件進(jìn)行組串連接，組成單獨(dú)的組件陣列，然后接入組串式逆變器進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電。3 種試驗(yàn)對(duì)象分別為p 型單玻組件、安裝在水泥地面的n 型雙面組件(n 型雙面組件- 水泥)和安裝在白漆地面的n 型雙面組件(n 型雙面組件- 白漆地面)，其中每種試驗(yàn)組件分為兩組，一組為清潔陣列，一組為參照陣列，其安裝傾角均為31°，見表1。

試驗(yàn)內(nèi)容

3 種實(shí)驗(yàn)組件陣列分為參照陣列和清潔陣列。其中參照陣列在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)每天都進(jìn)行清潔，清潔陣列以月為單位進(jìn)行清潔，在每月前10 天每天傍晚對(duì)清潔組件進(jìn)行清潔作業(yè)，余下20 天不采用清潔作業(yè)。各陣列的灰層覆蓋自然形成，灰層密度可認(rèn)為是相同的。試驗(yàn)周期為6個(gè)月。組件在進(jìn)行清潔時(shí)，挑選傍晚逆變器停止工作時(shí)進(jìn)行，采用高壓水槍沖洗，最大程度降低清潔行為對(duì)組件前蓋板玻璃的損傷。

數(shù)據(jù)的采集與分析

在組件與逆變器之間安裝直流電能表，采集組件在工作時(shí)的電壓、電流、功率和累計(jì)發(fā)電量，直流電能表的精確度等級(jí)為0.2 級(jí)。在每個(gè)陣列組件的背面安裝熱電偶，采集組件的工作溫度，溫度的采集精度為±1 ℃。分別在組件的正面和背面安裝輻照度監(jiān)控裝置，并監(jiān)控接收到的輻照強(qiáng)度，其采集精度為±1.5%。采用氣象站監(jiān)控同一時(shí)間點(diǎn)的環(huán)境溫度、風(fēng)速和太陽輻照強(qiáng)度。引入?yún)?shù)R1，其為每月前10 天清潔組件日均發(fā)電量E1 與參照組件日均發(fā)電量E2 的比值，即R1=E1/E2。為消除對(duì)比陣列之間發(fā)電性能的差異，同時(shí)引入?yún)?shù)R2，其為每月最后10 天清潔組件日均發(fā)電量E3 與參照組件日均發(fā)電量E4 的比值，即R2=E3/E4。通過對(duì)比清潔組件在每月前10 天清潔時(shí)的R1 和每月最后10 天未清潔時(shí)的R2，可得到當(dāng)月清潔組件發(fā)電量增益K，計(jì)算式為：

研究結(jié)果與討論

1.灰層遮擋對(duì)p 型單晶組件、n 型雙面組件發(fā)電量的影響

通過式(1) 計(jì)算出p 型單玻組件和n 型雙面組件不同月份清潔組件的發(fā)電量增益，結(jié)果如圖1 所示。由圖1 可知，p 型單玻組件在表面清潔狀態(tài)下的發(fā)電量平均增益為3.2%，n 型雙面組件由于為雙面發(fā)電，其背面不受灰層遮擋影響，因此其清潔組件發(fā)電量平均增益為1.7%。

2.不同地面環(huán)境下灰層遮擋對(duì)n 型雙面組件發(fā)電性能的影響

通過式(1) 計(jì)算出n 型雙面組件分別在白漆地面和水泥地面下不同月份清潔組件的發(fā)電量增益，結(jié)果如圖2 所示。由圖2 可知，地面環(huán)境不同，n 型雙面組件清潔狀態(tài)下的發(fā)電量增益不同，水泥條件下發(fā)電量平均增益為1.7%，白漆地面環(huán)境下發(fā)電量平均增益為1.4%。

通過組件的正面和背面安裝輻照度監(jiān)控裝置，監(jiān)控組件正面和背面接收到的輻照強(qiáng)度。圖3給出一天中組件的背面/正面輻照度測(cè)試曲線，并計(jì)算出這一天白漆地面和水泥地面的背面/ 正面輻照度平均值分別為26.7% 和16.9%。由于白漆地面環(huán)境下地面反射率較高，組件背面發(fā)電量占總發(fā)電量比例升高，因此，正面灰層遮擋對(duì)組件總體發(fā)電量的影響降低。

3.灰層遮擋對(duì)n 型雙面組件溫度特性的影響

由于灰層的遮擋增加了組件的熱阻，組件的散熱性能降低，因此組件的工作溫度相應(yīng)會(huì)升高[5]。組件工作溫度主要與環(huán)境溫度、輻照強(qiáng)度、風(fēng)速有關(guān)[6]，其關(guān)系如式(2) 所示。

式中，G 為組件傾斜面接收到的輻照強(qiáng)度，V 為風(fēng)速，u0 為輻照度對(duì)組件的影響因子，u1 為風(fēng)速對(duì)組件的影響因子。

利用熱電偶和氣象站數(shù)據(jù)，取組件在4～7月內(nèi)高于500 W/m2 輻照強(qiáng)度下的組件溫度、環(huán)境溫度、輻照強(qiáng)度和風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得出不同組件的影響因子u0 和u1。擬合誤差如圖4 所示，綠色區(qū)間表示擬合的組件溫度與實(shí)際的組件溫度相吻合，擬合誤差滿足要求。

不同輻照強(qiáng)度下灰層遮擋對(duì)組件溫度的影響如圖5 所示?；覍诱趽鯐?huì)提高組件溫度，在低輻照強(qiáng)度時(shí)，清潔與未清潔組件溫度差距較小，高輻照強(qiáng)度時(shí)差距較大;n 型雙面組件清潔與未清潔組件溫度差距比p 型單玻組件要小。在輻照度500 W/m2、環(huán)境溫度25 ℃、風(fēng)速1 m/s 的條件下，n 型雙面組件和p 型單玻組件的工作溫度受灰層遮擋的影響分別增加0.4 ℃和0.9 ℃;在輻照度1000 W/m2、環(huán)境溫度25 ℃、風(fēng)速1 m/s 的條件下，n 型雙面組件和p 型單玻組件的工作溫度受灰層遮擋的影響分別增加0.8℃和1.9 ℃。

注：綠色標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)點(diǎn)在置信區(qū)間范圍內(nèi)，紅色表示數(shù)據(jù)點(diǎn)在置信區(qū)間范圍外

圖4：組件溫度擬合誤差圖

結(jié)論

通過在連云港地區(qū)戶外測(cè)試平臺(tái)的試驗(yàn)，研究了灰層遮擋對(duì)p 型單玻組件、n 型雙面組件發(fā)電性能及溫度的影響。研究結(jié)果表明：

1) 灰層遮擋對(duì)n 型雙面組件發(fā)電量的影響程度低于p 型單玻組件;

2)n 型雙面組件在白漆地面條件下發(fā)電量降低幅度低于水泥環(huán)境;

3) 在灰層遮擋條件下，n 型雙面組件溫度的增加低于p 型單玻組件。

該研究為n 型雙面組件的大批量推廣提供技術(shù)支持，對(duì)光伏電站的組件選型和性能評(píng)估具有指導(dǎo)意義。

文章來源：太陽能雜志