吳芳和，黃圭成，王士濤，李彩霞

(1.中國電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，杭州 310014；2.江蘇中信博新能源科技股份有限公司，昆山 215331)

0 引言

雙面光伏組件是一種能提升光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電效率的高效光伏產(chǎn)品，因此越來越廣泛地應(yīng)用于全球大型光伏發(fā)電項(xiàng)目中。根據(jù)國際上多個(gè)研究機(jī)構(gòu)對(duì)雙面光伏組件的市場分析和預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)2025年晶體硅光伏組件市場中，雙面光伏組件的占比有望達(dá)到50%。相較于單面光伏組件只能正面發(fā)電，雙面光伏組件的背面還能接收地面反射光、天空散射光，并可將其轉(zhuǎn)換為電能，產(chǎn)生背面的發(fā)電量增益。光伏跟蹤器也是一種能大幅提升光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電效率的光伏產(chǎn)品，其基于智能控制與機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)，通過驅(qū)動(dòng)光伏組件使其始終處于太陽直射光線入射角度為最佳角度的位置，以提高光伏組件的光電轉(zhuǎn)換效率，從而提升光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電能力[1]。

當(dāng)前，雙面光伏組件和光伏跟蹤器已逐漸成為大型光伏電站的標(biāo)準(zhǔn)配置，但現(xiàn)有的研究大多數(shù)是對(duì)二者進(jìn)行獨(dú)立研究，主要是針對(duì)雙面光伏組件的發(fā)電特性進(jìn)行研究，或針對(duì)光伏跟蹤器對(duì)光伏組件光電轉(zhuǎn)換效率提升的研究，而對(duì)于雙面光伏組件安裝于動(dòng)態(tài)運(yùn)行的光伏跟蹤器上時(shí)的發(fā)電特性的研究卻不多?；诖?，本文在現(xiàn)有的針對(duì)雙面光伏組件發(fā)電特性研究的基礎(chǔ)上，通過分別對(duì)雙面光伏組件與水平單軸光伏跟蹤器相結(jié)合的光伏發(fā)電系統(tǒng)(下文簡稱為“光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)”)和單面光伏組件與固定式光伏支架相結(jié)合的光伏發(fā)電系統(tǒng)(下文簡稱為“光伏單面固定發(fā)電系統(tǒng)”)進(jìn)行建模和發(fā)電量仿真，從地面覆蓋率(ground coverage ratio，GCR)、光伏組件安裝高度、地面反射率這3個(gè)參數(shù)的角度對(duì)光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電特性進(jìn)行研究分析。

1 雙面光伏組件與光伏跟蹤器的結(jié)合

1.1 雙面光伏組件技術(shù)

相較于單面光伏組件只能正面發(fā)電，雙面光伏組件是對(duì)采用的太陽電池技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，使太陽電池背面也具備將接收的太陽輻照量轉(zhuǎn)換成電能的能力。單面光伏組件與雙面光伏組件接收太陽光線的示意圖如圖1所示。

圖1 單面光伏組件和雙面光伏組件接收太陽光線的示意圖Fig.1 Schematic diagram of single-sided PV modules and bifacial PV modules receiving sunlight

一些長期的實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的研究表明，與單面光伏組件相比，在均采用“最佳安裝傾角+固定式光伏支架”安裝形式的情況下，雙面光伏組件的發(fā)電量增益能達(dá)到5%～10%；而在晴天時(shí)，雙面光伏組件的發(fā)電量增益甚至可能達(dá)到30%以上。但由于在實(shí)際的光伏發(fā)電項(xiàng)目中，太陽輻照資源、光伏組件安裝環(huán)境、雙面率等因素與測(cè)試情況相比都會(huì)有變化，因此實(shí)際的雙面光伏組件的發(fā)電量增益值可能還會(huì)更高[2]。

1.2 光伏跟蹤器技術(shù)

光伏跟蹤器技術(shù)通常是根據(jù)經(jīng)緯度，利用天文學(xué)算法計(jì)算出光伏發(fā)電項(xiàng)目所在地的太陽高度角和太陽方位角，再根據(jù)時(shí)間、光伏陣列參數(shù)計(jì)算出光伏跟蹤器的跟蹤目標(biāo)角度，以驅(qū)動(dòng)光伏支架達(dá)到該目標(biāo)角度位置，然后通過傳感器反饋當(dāng)前光伏支架的實(shí)際角度位置，但要確保實(shí)際角度和目標(biāo)角度之間的差值始終保持在一定精度范圍內(nèi)。

根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸的數(shù)量不同，光伏跟蹤器可分為單軸光伏跟蹤器和雙軸光伏跟蹤器。單軸光伏跟蹤器是通過1個(gè)旋轉(zhuǎn)軸跟隨太陽軌跡，主要是對(duì)太陽位置進(jìn)行跟蹤，使光伏組件始終保持正面朝向太陽；雙軸光伏跟蹤器是通過2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸跟蹤太陽軌跡，可同時(shí)對(duì)太陽方位角及太陽高度角進(jìn)行跟蹤，使太陽直射光始終垂直入射到光伏組件的正面[3]。其中，按照旋轉(zhuǎn)軸和水平面之間是否存在角度差，可將單軸光伏跟蹤器分為水平單軸光伏跟蹤器和斜單軸光伏跟蹤器。

水平單軸光伏跟蹤器因具有穩(wěn)定的產(chǎn)品性能、可適用于大部分太陽輻照資源豐富的地區(qū)、優(yōu)異的發(fā)電量提升能力和較低的成本等優(yōu)勢(shì)，已成為大型地面光伏發(fā)電項(xiàng)目中應(yīng)用最為廣泛的光伏跟蹤器類型。

1.3 光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電特性的影響因素

光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電特性主要受GCR、光伏組件安裝高度及地面反射率等因素的影響。

1.3.1GCR

光伏陣列之間的間距(下文簡稱為“光伏陣列間距”)是根據(jù)光伏陣列尺寸，以及所在地冬至日真太陽時(shí)(09:00～15:00)期間，前、后光伏陣列之間無遮擋的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。光伏陣列間距越大，到達(dá)地面的太陽輻照量就越多，從而可被雙面光伏組件背面利用的太陽輻照量也越多。

通常用GCR來代表光伏陣列間距的大小，GCR的值即為光伏陣列上光伏組件總面積與光伏陣列占地面積的比值。光伏陣列的占地面積主要由其所在地的緯度、光伏組件的排布形式?jīng)Q定。根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，GCR的值通常是在20%～60%之間。

1.3.2 光伏組件安裝高度

在光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)中，光伏組件的安裝高度是指當(dāng)光伏跟蹤器處于水平位置時(shí)對(duì)應(yīng)的光伏組件的對(duì)地高度。雙面光伏組件下方的地面是其背面的最佳反射區(qū)和視角區(qū)，即為有效輻照區(qū)域，在該區(qū)域，地面反射的太陽輻照量大部分能被雙面光伏組件的背面利用；而在其他地面區(qū)域，因光伏組件的視角范圍小，導(dǎo)致地面反射的太陽輻照量不能被充分利用。因此，雙面光伏組件離地面越高，越有利于地面反射的太陽輻照量的有效利用。

1.3.3 地面反射率

由于雙面光伏組件背面接收的太陽輻照量主要是來自地面反射的太陽輻照量，因此地面反射率是影響雙面光伏組件背面發(fā)電量的主要因素之一。光伏發(fā)電項(xiàng)目中常見的地面類型的地面反射率如表1所示[4]。

表1 常見的地面類型的地面反射率Table 1 Ground albedo of common ground types

2 光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的仿真分析

由于水平單軸光伏跟蹤器是大型地面光伏發(fā)電項(xiàng)目中應(yīng)用最廣泛的光伏跟蹤器類型，本文分別對(duì)雙面光伏組件與水平單軸光伏跟蹤器相結(jié)合的光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)和單面光伏組件與固定式光伏支架相結(jié)合的光伏單面固定發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)建模和發(fā)電量仿真，以獲取地面反射率、光伏組件安裝高度、GCR這3個(gè)參數(shù)組合變換時(shí)光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電特性。

2.1 模型的建立

本文選用PVsyst軟件進(jìn)行仿真模擬。該軟件具備強(qiáng)大的三維建模能力，可對(duì)雙面光伏組件等建模，并模擬光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)和光伏單面固定發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量情況。

利用PVsyst軟件對(duì)雙面光伏組件建模，背面太陽電池采用和正面太陽電池相同的單二極管模型，通過雙面率可計(jì)算得到雙面光伏組件背面接收的有效太陽輻照量，并將其加入到雙面光伏組件正面可有效利用的太陽輻照量中，以此得到雙面光伏組件可有效利用的總太陽輻照量，然后將其轉(zhuǎn)換為光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量。

建模的基本假設(shè)條件為：1)假設(shè)太陽光線漫反射各向同性；2)假設(shè)來自每個(gè)地面點(diǎn)的太陽光線反射各向同性；3)發(fā)電量情況基于單二極管模型計(jì)算，即將光伏組件背面接收的太陽輻照量轉(zhuǎn)換至光伏組件正面接收的太陽輻照量中，以雙面光伏組件接收的總太陽輻照量進(jìn)行發(fā)電量計(jì)算。

雙面光伏組件背面接收的太陽輻照量主要來自于地面反射光和天空散射光。其中，地面反射光部分，根據(jù)地面接收到的太陽輻照量、地面反射率、光伏陣列角度(即光伏組件實(shí)時(shí)跟蹤角度)、光伏陣列間距，可計(jì)算得到有效輻照區(qū)域的面積及該部分雙面光伏組件背面接收的有效太陽輻照量。天空散射光部分，是通過對(duì)地面的每個(gè)地面點(diǎn)進(jìn)行積分，計(jì)算得到雙面光伏組件背面接收的來自不同方向的散射光的太陽輻照量。

為計(jì)算得到雙面光伏組件背面接收的太陽輻照量，PVsyst軟件中引入了傳熱學(xué)中的視角因子(view factor，VF)。視角因子是隨著太陽位置的變化，對(duì)到達(dá)光伏組件表面的所有方向上的有效太陽光線進(jìn)行積分的結(jié)果，代表地上每一個(gè)地面點(diǎn)接收的太陽光線的屬性，其值由光伏組件的幾何形狀、排布形式?jīng)Q定。雙面光伏組件的正面和背面均有各自的視角因子，而通常的建模分析軟件中容易忽略雙面光伏組件正面接收的這部分太陽輻照量，實(shí)際上，在計(jì)算雙面光伏組件正面接收的太陽輻照量時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮正面的視角因子，也就是說，在采用單面光伏組件的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，也不應(yīng)忽略這部分太陽輻照量[5]。PVsyst軟件中的視角因子模型如圖2所示。

圖2 PVsyst軟件中的視角因子模型Fig.2 View factor model in PVsyst software

雙面光伏組件背面單位有效面積接收的太陽輻照量Ir的計(jì)算式為：

式中：Ig為雙面光伏組件接收的來自地面反射的太陽輻照量；VFr為到達(dá)雙面光伏組件背面的有效太陽光線的視角因子；Sg為地面接收太陽輻照的有效輻照區(qū)域；Smr為雙面光伏組件背面的有效面積。

雙面光伏組件正面單位有效面積接收的太陽輻照量If的計(jì)算式為：

式中：VFf為到達(dá)雙面光伏組件正面的有效太陽光線的視角因子；Smf為雙面光伏組件正面的有效面積。

2.2 仿真數(shù)據(jù)

選擇中緯度(36°N、120°E)、太陽能資源Ⅲ類地區(qū)，對(duì)地面反射率、光伏組件安裝高度、GCR這3個(gè)參數(shù)組合變換時(shí)光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電特性進(jìn)行研究。其中，對(duì)光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量情況進(jìn)行了多組參數(shù)的建模仿真，分別對(duì)以下3組參數(shù)進(jìn)行組合變換，并模擬不同參數(shù)組合狀況下光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量。

3組參數(shù)的設(shè)置方式為：

1)GCR分 別 設(shè) 置 為20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%，其 中，40%、50%均為GCR的典型值；

2)光伏組件的安裝高度分別設(shè)置為1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0 m，其中，1.5 m為光伏組件安裝高度的典型值；

3)地面反射率分別設(shè)置為20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%，其 中，20%、30%均為地面反射率的典型值。

基于項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，選擇光伏組件安裝傾角為30°、GCR=46.9%、光伏組件最低點(diǎn)離地高度為0.5 m的光伏單面固定發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量作為基準(zhǔn)，對(duì)比不同參數(shù)組合下光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)與光伏單面固定發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量情況，得到不同參數(shù)組合下光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例情況。下文將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)分析。

2.2.1GCR對(duì)光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例的影響

GCR越小，則表示光伏陣列間距越大，光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量就越高。結(jié)合光伏組件安裝高度、地面反射率等參數(shù)的變化，對(duì)GCR分別為60%、40%、20%時(shí)光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例情況進(jìn)行分析研究。

GCR=60%屬于GCR取較大值的情況，這代表光伏陣列間距很小。當(dāng)GCR=60%時(shí)，不同地面反射率及不同光伏組件安裝高度下光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例曲線如圖3所示。

從圖3可以看出，當(dāng)GCR=60%時(shí)，在地面反射率相同的情況下，當(dāng)光伏組件安裝高度從1.2 m增至2.0 m時(shí)，光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例之間的差值約為0.2%～1.5%；而當(dāng)?shù)孛娣瓷渎蕪?0%升至80%且光伏組件安裝高度從1.2 m增至2.0 m時(shí)，光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例在3%～13%之間。

圖3 當(dāng)GCR=60%時(shí)，不同地面反射率及不同光伏組件安裝高度下光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例曲線Fig.3 When GCR = 60%，power generation gain ratio curve of PV bifacial tracking power generation system under different ground albedo and different installation height of PV modules

GCR=40%屬于GCR取常規(guī)值的情況，具有普遍代表性。當(dāng)GCR=40%時(shí)，不同地面反射率及不同光伏組件安裝高度下光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例曲線如圖4所示。

圖4 當(dāng)GCR=40%時(shí)，不同地面反射率及不同光伏組件安裝高度下光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例曲線Fig.4 When GCR = 40%，power generation gain ratio curve of PV bifacial tracking power generation system under different ground albedo and different installation height of PV modules

從圖4可以看出，當(dāng)GCR=40%時(shí)，在地面反射率相同的情況下，當(dāng)光伏組件安裝高度從1.2 m增至2.0 m時(shí)，光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例之間的差值約為1%～4%；而當(dāng)?shù)孛娣瓷渎蕪?0%升至80%且光伏組件安裝高度從1.2 m增至2.0 m時(shí)，光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例在9%～25%之間。

GCR=20%屬于GCR取較小值的情況，這代表光伏陣列間距較大。當(dāng)GCR=20%時(shí)，不同地面反射率及不同光伏組件安裝高度下光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例曲線如圖5所示。

圖5 當(dāng)GCR=20%時(shí)，不同地面反射率及不同光伏組件安裝高度下光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例曲線Fig.5 When GCR = 20%，power generation gain ratio curve of PV bifacial tracking power generation system under different ground albedo and different installation height of PV modules

從圖5可以看出，當(dāng)GCR=20%時(shí)，在地面反射率相同的情況下，當(dāng)光伏組件安裝高度從1.2 m增至2.0 m時(shí)，光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例之間的差值約為1%～5%；而當(dāng)?shù)孛娣瓷渎蕪?0%升至80%且光伏組件安裝高度從1.2 m增至2.0 m時(shí)，光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例在14%～35%之間。

通過綜合分析圖3～圖5的3組發(fā)電量增益比例曲線可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)GCR從60%降至20%時(shí)，在地面反射率從20%升至80%且光伏組件安裝高度從1.2 m增至2.0 m的情況下，光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例從3%～13%增加至14%～35%，發(fā)電量提升明顯。因此，減小GCR的取值，即增加光伏陣列間距，可大幅提升光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例。

綜合分析圖3～圖5還可以看出，當(dāng)GCR取值較大時(shí)，圖3中7條發(fā)電量增益比例 曲線的增長趨勢(shì)較為相似，均呈平緩增長趨勢(shì)；而當(dāng)GCR取值較小時(shí)，圖5中7條發(fā)電量增益比例曲線的增長趨勢(shì)存在差異，此時(shí)地面反射率越高，發(fā)電量增益比例曲線的坡度越明顯，即代表發(fā)電量增益比例的增幅越大。

以上述9種光伏組件安裝高度為基礎(chǔ)，每種光伏組件安裝高度在不同地面反射率及不同GCR情況下的數(shù)據(jù)為1組柱狀圖，分析不同GCR對(duì)光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量增益比例的影響，具體如圖6所示。為反映光伏陣列間距是從小到大逐漸增加的，因此圖中橫坐標(biāo)軸上GCR的值按照從大到小的順序排列。

圖6 在9種光伏組件安裝高度下，不同GCR對(duì)光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量增益比例的影響Fig.6 Influence of different GCR on the power generation gain ratio of PV bifacial tracking power generation system under the nine kinds of PV module installation heights

從圖6可以看出，在每種光伏組件安裝高度下，隨著地面反射率值的增加和GCR值的減小，光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例均呈鋸齒狀升高趨勢(shì)；而在光伏組件安裝高度和地面反射率都一定的情況下，隨著GCR值的減小，光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例呈上升趨勢(shì)。由此可知，GCR的變化對(duì)光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量增益比例的影響很明顯。這是因?yàn)镚CR值的減小意味著光伏陣列間距的增加，使地面接收的有效太陽輻照量顯著增加，從而使反射到雙面光伏組件背面的太陽輻照量也顯著增加。

整體來看，GCR值的變化對(duì)雙面光伏組件的發(fā)電量增益有明顯的影響，因此，GCR屬于影響光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電特性的敏感參數(shù)。

2.2.2 光伏組件安裝高度對(duì)光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例的影響

在地面反射率分別為20%、50%、80%且GCR不同的情況下，分析不同光伏組件安裝高度對(duì)光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例的影響，具體如圖7所示。為反映光伏陣列間距是從小到大逐漸增加的，因此圖中橫坐標(biāo)軸GCR的值按照從大到小的順序排列；此外，圖中3組不同顏色的曲線分別表示不同的地面反射率。

從圖7可以看出，在地面反射率為20%(較低)的情況下，當(dāng)光伏組件安裝高度在1.2～2.0 m之間時(shí)，9條光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例曲線幾乎重合；而在地面反射率為80%(較高)的情況下，當(dāng)光伏組件安裝高度在1.2～2.0 m之間時(shí)，9條光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例曲線存在明顯差異。

綜上所述，在地面反射率較小的情況下，增加光伏組件安裝高度對(duì)光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例的影響不大；而在地面反射率較高的情況下，增加光伏組件安裝高度對(duì)光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例存在一定影響。在其他參數(shù)均不變的情況下，增加光伏組件的安裝高度能夠小幅提升光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量。

圖7 在地面反射率分別為20%、50%、80%且GCR不同的情況下，不同光伏組件安裝高度對(duì)光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量增益比例的影響Fig.7 When ground albedo is 20%，50% and 80% respectively and GCR is different，influence of different installation heights of PV modules on the power generation gain ratio of PV bifacial tracking power generation system

2.2.3 地面反射率對(duì)光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例的影響

在光伏組件安裝高度分別為1.2、1.6、2.0 m且GCR不同的情況下，分析不同地面反射率對(duì)光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例的影響，具體如圖8所示。為反映光伏陣列間距是從小到大逐漸增加的，因此圖中橫坐標(biāo)軸GCR的值按照從大到小的順序排列。

圖8 在光伏組件安裝高度分別為1.2、1.6、2.0 m且GCR不同的情況下，不同地面反射率對(duì)光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例的影響Fig.8 When installation height of PV modules is 1.2，1.6 and 2.0 m respectively and GCR is different，influence of different ground albedo on the power generation gain ratio of PV bifacial tracking power generation system

從圖8可以看出，在光伏組件安裝高度分別為1.2、1.6、2.0 m的情況下，當(dāng)GCR=60%時(shí)，隨著地面反射率的增加，光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例在8%～18%的區(qū)間內(nèi)變化；當(dāng)GCR=20%時(shí)，隨著地面反射率的增加，光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例在19%～41%的區(qū)間內(nèi)變化。

綜上所述，在GCR=20%(取值較小)時(shí)，增加地面反射率能大幅增加光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例；而在GCR=60%(取值較大)時(shí)，增加地面反射率可在一定程度上增加光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例。由此可知，增加地面反射率能提升光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例。

3 結(jié)論

本文對(duì)采用雙面光伏組件與水平單軸光伏跟蹤器相結(jié)合的光伏發(fā)電系統(tǒng)(下文簡稱為“光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)”)和采用單面光伏組件與固定式光伏支架相結(jié)合的光伏發(fā)電系統(tǒng)(下文簡稱為“光伏單面固定發(fā)電系統(tǒng)”)進(jìn)行了建模和發(fā)電量仿真，以光伏單面固定發(fā)電系統(tǒng)為基準(zhǔn)，對(duì)地面覆蓋率(GCR)、光伏組件安裝高度、地面反射率這3個(gè)參數(shù)組合變換時(shí)對(duì)光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例的影響進(jìn)行了研究分析，得到以下結(jié)論：

1)減小GCR的值，即增加光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)中的光伏陣列間距，可以使更多的太陽光線到達(dá)地面并反射至雙面光伏組件的背面，從而能有效提升光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例，因此GCR屬于影響光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電特性的敏感參數(shù)。

2)在地面反射率高的地區(qū)，提高光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)中的光伏組件安裝高度，可在一定程度上提升光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例；在地面反射率低的地區(qū)，提高光伏組件安裝高度對(duì)于光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量增益比例的影響不大。

3)在GCR值較小時(shí)，增加光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的地面反射率，能有效增加地面帶來的太陽輻照量，從而提升光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例；因此在GCR值偏小的光伏發(fā)電項(xiàng)目中，改善地面反射率能有效提升光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例。

總體而言，在其他參數(shù)保持不變的情況下，增加地面反射率或減小GCR值(即增加光伏陣列間距)，均能有效增加光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例；同時(shí)，在其他參數(shù)保持不變的情況下，既增加地面反射率又減小GCR值，能大幅增加光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例；在其他參數(shù)保持不變的情況下，增加光伏組件安裝高度僅能小幅提升光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例。

針對(duì)實(shí)際的光伏發(fā)電項(xiàng)目而言，當(dāng)其地表類型的地面反射率較高時(shí)，為有效提升光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例，建議減小GCR值(即增加光伏陣列間距)；而當(dāng)其地表類型屬于地面反射率高、GCR值較小(即光伏陣列間距偏大)時(shí)，建議適當(dāng)增加雙面光伏組件的安裝高度，這樣可在一定程度上增加光伏雙面跟蹤發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量增益比例。期望本文的研究成果可為該類光伏發(fā)電項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用提供參考。