隨著2018年春節(jié)的到來(lái)，各地領(lǐng)跑者項(xiàng)目如火如荼，尤其設(shè)計(jì)院做方案的同仁們，絞盡腦汁在做方案。朋友圈里各種曬圖的，有曬深夜加班，回家時(shí)漆黑的路面和昏暗的路燈的，還有哭訴經(jīng)常晚回家，打車(chē)費(fèi)額度月度額度超標(biāo)的；也有高喊設(shè)計(jì)師要么交圖紙要么交尸體，更有設(shè)計(jì)師曬糾結(jié)的：農(nóng)光、林光、牧光、大棚、漁光搭配方案到底哪個(gè)好？固定支架、平單軸、斜單軸，雙軸跟蹤行不行？1500V，組串、集中、集散式逆變器到底選啥？單晶單面、多晶、雙面技術(shù)、半片、疊瓦到底哪個(gè)技術(shù)強(qiáng)，逆變器容配比1.0，1.15還是1.2？總之，2018年的領(lǐng)跑者，對(duì)于設(shè)計(jì)師朋友來(lái)講，是緊張的開(kāi)端，熱熱鬧鬧的開(kāi)始。從我們?cè)O(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)師的剪影里，可以看到光伏領(lǐng)跑者政策的制定，確實(shí)促進(jìn)了行業(yè)在向良性的方向發(fā)展，大家都為了作出有競(jìng)爭(zhēng)力的方案殫精竭慮。
雙面技術(shù)作為一種新的光伏技術(shù)，像行業(yè)內(nèi)的一匹黑馬，在行業(yè)內(nèi)也掀起了足夠大的波瀾。最典型的是目前行業(yè)內(nèi)雙面組件功率計(jì)算的方式，背面到底算不算功率，怎么個(gè)算法縱說(shuō)紛紜，紛紛擾擾。同時(shí)，由于雙面組件的背面增益特性，傳統(tǒng)的逆變器的匹配性問(wèn)題也給行業(yè)帶了很多熱議。那么好，下面我們來(lái)扒一扒，啥是雙面技術(shù)，雙面技術(shù)好在哪。
雙面技術(shù)包括雙面組件技術(shù)和雙面逆變器技術(shù)。雙面技術(shù)起源于雙面組件的產(chǎn)生，同時(shí)為匹配雙面組件發(fā)電的特點(diǎn)，逆變器廠商也推出了適合于雙面發(fā)電特性的雙面逆變器。
雙面組件，顧名思義，比傳統(tǒng)單面組件多一面。光伏行業(yè)追逐平價(jià)上網(wǎng)，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，光伏行業(yè)不停的創(chuàng)新，提高效率，降低成本。度電成本也漸漸成了光伏行業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)競(jìng)爭(zhēng)的熱門(mén)。光伏電池效率的提升速度，從行業(yè)角度來(lái)講，從2007年初期的14%左右提升到2018年的21%~22%之間，差不多平均下來(lái)每年提升1%。雙面技術(shù)的出現(xiàn)，一下子顛覆了傳統(tǒng)的思維。雙面組件一面利用正常的和常規(guī)一樣的輻照量，另外一面利用背面的漫反射及地面反射光。一般而言，背面輻照度大概占到正面輻照量的10%。雙面技術(shù)帶來(lái)的輻照量的大幅增加，如果正反面組件功率相當(dāng)，其效果相當(dāng)于正面轉(zhuǎn)換效率提升10%，相對(duì)于每年增加1%的轉(zhuǎn)換效率的貢獻(xiàn)，對(duì)于行業(yè)來(lái)講，是個(gè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展。
雙面技術(shù)按照電池片制造基材的不同，分為P型雙面和N型雙面。一般而言，P型雙面的成本要低于N型雙面的制造成本。同時(shí)由于不同技術(shù)路線和制造工藝，背面在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下，功率會(huì)不一樣。這個(gè)差異性表現(xiàn)在組件性能上，就是雙面因子不一樣。所謂“雙面因子”，可以理解為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下，背面功率與正面功率的比值。雙面因子越高，則背面光的轉(zhuǎn)換能力越高。一般量產(chǎn)技術(shù)而言，對(duì)于P型雙面，雙面因子65%-75%，對(duì)于N型雙面，雙面因子85%-90%。圖1是模擬排與排之間距離(pitch)5.5米，安裝最佳傾角25度，離地高度1米，江蘇某地的不同雙面因子情況下背面增發(fā)的比例。從圖1看出，不同的地面反射率，背面增益的大小是有較大的區(qū)別的。同時(shí)，反射率越高，雙面因子表現(xiàn)出來(lái)的背面的增益差異就會(huì)越強(qiáng)。在一般條件30%的地面反射率的情況下，0.7的雙面因子和0.85的雙面因子在背面增益上相差1.8%，而在80%左右的反射率的情況下，0.7的雙面因子和0.85的雙面因子會(huì)相差4.5%，90%則達(dá)到5.1%。另外，一般而言，N型組件由于原材料的特殊性，在衰減上要低于P型組件。例如某公司典型的衰減指標(biāo)N型雙面組件衰減指標(biāo)首年１％，每年０.４％，這個(gè)衰減指標(biāo)在組件的壽命期內(nèi)的總發(fā)電量按正面功率計(jì)量會(huì)比傳統(tǒng)的P型組件累計(jì)會(huì)有６％－７％的差異。
雙面發(fā)電會(huì)有哪些特點(diǎn)呢？我們知道，傳統(tǒng)的單面P型組件在發(fā)電量上，會(huì)隨著季節(jié)的變化而變化，那么雙面組件的特點(diǎn)又是怎樣的呢？圖2是典型江蘇某地區(qū)按日觀測(cè)的在地面反射率為85%左右的發(fā)電量及增益圖。橫坐標(biāo)是觀測(cè)日期，綜坐標(biāo)是觀測(cè)到的發(fā)電小時(shí)數(shù)。綠色柱狀是正面發(fā)電小時(shí)數(shù)，紅色是背面發(fā)電小時(shí)數(shù)。從圖2上可以看出，增益的數(shù)值出現(xiàn)“沉積現(xiàn)象”。即在發(fā)電小時(shí)數(shù)小的地方，增益較大。這就是典型的“弱光效應(yīng)”。表現(xiàn)在統(tǒng)計(jì)量上，陰雨天和早晚，雙面組件的發(fā)電能力比單面的發(fā)電能力就會(huì)越強(qiáng)。這種效應(yīng)主要來(lái)源于背面輻照量的特性和雙面組件雙面受光帶來(lái)的逆變器轉(zhuǎn)換效率曲線的上移。
另外，雙面發(fā)電的增益特點(diǎn)也很不一樣。雙面發(fā)電增益還會(huì)隨著季節(jié)的變化出現(xiàn)波動(dòng)。圖3是PVsyst模擬的單一反射率條件下（25%）的月均增益百分比。通常情況下，太陽(yáng)高度角高的時(shí)令，則背面的增發(fā)能力較強(qiáng)。所以表現(xiàn)在增益上，為夏天增益高，冬季增益低。
由于雙面背面增益出現(xiàn)如下變化的特點(diǎn)：弱光下增益大；總體增益和季節(jié)相關(guān)；增益和地面反射率及安裝方式密切相關(guān)。雙面背面增益的大小在電學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)主要體現(xiàn)為電流的變化。如下是某廠商的正面功率315瓦的雙面組件電學(xué)性能參數(shù)表：
大家可以看到，在增益30%的情況下最佳工作點(diǎn)的電流在12.2A,實(shí)際輸出功率可高達(dá)410W，短路電流可高達(dá)13.12A。
基于背面增益變化的特點(diǎn)，原有的逆變器在使用上就需要做適量的調(diào)整，以滿足在組件在增益情況下與逆變器容量匹配以及電流的匹配。由于輻照條件是個(gè)變化的量，如果增面輻照度的變化區(qū)間是0-1000W/m2,則加上背面的增益以后，最大的輻照度變化范圍有可能會(huì)達(dá)到0-1400W/m2，組件輸出的電流和功率范圍會(huì)相應(yīng)增加。如果不匹配逆變器，則會(huì)出現(xiàn)電流過(guò)大或者功率過(guò)大，雙面組件輸出能力受限或者逆變器直接開(kāi)啟保護(hù)功能。常用的方法是將原來(lái)的逆變器按組件正面功率加上增發(fā)功率后再進(jìn)行配置，即讓組件降容來(lái)匹配逆變器的性能，組件降容帶來(lái)的問(wèn)題是有可能原有逆變器的容量利用率會(huì)下降。因此，逆變器需要能夠適應(yīng)的電流范圍應(yīng)該越寬，最大輸出功率范圍也相應(yīng)的加大。
隨著雙面組件技術(shù)的推廣，市場(chǎng)上推出了適應(yīng)于雙面組件的逆變器。例如有些廠家已將組串式逆變器電流提升到12.5A，可實(shí)現(xiàn)1.3倍功率的持續(xù)輸出。另外，組串式逆變器的推出也會(huì)消除由于地形差別導(dǎo)致的雙面組件獲取的反光量差異，導(dǎo)致的的電流匹配不一致導(dǎo)致?lián)p失。
傳統(tǒng)的組件系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)里面，考慮較多的是最佳傾角、平單軸、斜單軸、雙軸跟蹤等技術(shù)手段去提高發(fā)電量，整體的思路歸根揭底還是在提高正面的輻照量上。雙面技術(shù)的產(chǎn)生，在光伏應(yīng)用技術(shù)上，不僅提供了正面輻照量提高的可能，也提供了背面輻照量增加的可能，例如從圖1例中可以看到，當(dāng)反射率從30%提升到90%時(shí)，在雙面因子為0.85情況下，背面的增益性會(huì)有18%的提升空間，而傳統(tǒng)的平單軸技術(shù)單面技術(shù)的提升空間，增加的比例為10%左右，因此，雙面技術(shù)為我們提供了另一種增加發(fā)電量的可能，不僅如此，平單軸、斜單軸與雙面的組合也為我們提供了遐想的空間。
總之，雙面技術(shù)作為一項(xiàng)新興的技術(shù)，在組件制造技術(shù)上，逆變器制造以及應(yīng)用技術(shù)角度，都為我們提供了一種新的思維和方法。例如組件技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，傳統(tǒng)思維里希望是做高單面的轉(zhuǎn)換效率，引入雙面技術(shù)以后，組件技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)變成了不光是單面轉(zhuǎn)換效率的競(jìng)爭(zhēng)，雙面因子也加入到競(jìng)爭(zhēng)的軌道。引入雙面以后，傳統(tǒng)的組串式逆變器設(shè)計(jì)10A的電流設(shè)計(jì)可能要做較大的修改，對(duì)電子元器件及設(shè)計(jì)（例如散熱）提出了新的挑戰(zhàn)，而且將來(lái)的逆變器功率檔位要更利于組串串聯(lián)及并聯(lián)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并能為業(yè)主預(yù)留改造和升級(jí)的空間(例如要提高背面反射率來(lái)提升系統(tǒng)發(fā)電量)；系統(tǒng)應(yīng)用方面，增加了平單軸、斜單軸以及雙軸跟蹤的應(yīng)用維度。
光伏行業(yè)雖然說(shuō)目前在國(guó)內(nèi)是制造業(yè)為主的行業(yè)，但最終的歸宿還是能源行業(yè)。能源行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，除了外表光鮮的節(jié)能環(huán)保以外，最后還是會(huì)歸屬到能源的成本和價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)上來(lái)。雙面的出現(xiàn)，是降低度電成本從傳統(tǒng)的單面維度，一下子擴(kuò)展到多維度。因此，度電成本的降低，多了多種的方式和方法?？傊?，雙面的出現(xiàn)，對(duì)光伏行業(yè)來(lái)講，其象征的意義和價(jià)值作用是不可估量的。然而，我們應(yīng)該看到，不管是P型雙面，還是N型雙面，都在發(fā)展，成本和效率之間的較量，還僅僅是個(gè)開(kāi)始。有競(jìng)爭(zhēng)，才會(huì)有發(fā)展，不是嗎？
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