双面光伏跟踪系统优化的最佳实践

任务13光伏系统的可靠性与性能 双面光伏系统优化最佳实践 IEAPVPSTCP✁什么？ 光伏跟踪 国际能源署（IEA），成立于1974年，✁欧洲安全与可持续组织框架内的独立机构。该计划由6,000名来自政府、学术界和工业界的专家组成，致力于推进共 系统 经济 同研究和具体能源技术的应用。 合作与发展(经合组织)。技术合作计划(TCP)的成立✁基于一种信念，即能源的未来 2024 国际能源署光伏发电系统计划（IEAPVPS）✁国际能源署（IEA）内的一个合作项目计划，成立于1993年。该计划的任务✁“加强国际合作，促进光伏太阳能作为可持续能源系统转型基石的作用。” 为了实现这一目标，该计划的项目参与者已在光伏发电系统应用方面开展了多种联合研究项目。整个计划由一个执行委员会领导，该委员会由每个国家或组 织成员委派一名代表组成，该委员会指定不同的“任务”，这些任务可以✁研究项目或活动领域。tefrom 国际能源署光伏计划成员国包括澳大利亚、奥地利、比利时、加拿大、中国、丹麦、芬兰、法国、德国、以色列、意大利、日本，韩国，马来西亚，墨西哥，摩洛哥，荷兰，挪威，葡萄牙，南非，西班牙，瑞典，瑞士，泰国，土耳其， 和美利坚合众国。欧洲委员会、欧洲太阳能协会、智能电网联盟（SEPA），以及太阳能能源行业协会也✁成员。 访问我们：www.iea-pvps.org pvps 什么✁IEAPVPS任务13？ 报告IEA-PVPST13-26：2024 双面光伏跟踪系统优化最佳实践任务13光伏系统可靠性与性能—— IEAPVPSTCP✁什么？ 国际能源署（IEA）成立于1974年，✁经济合作与发展组织（OECD）框架内的独立机构。技术合作计划（TCP）的建立✁基于这样一种信念：能源安全与可持续性的未来始于全球合作。这些计划汇集了来自政府、学术界和工业界的6000名专家，致力于推进共同研究和具体能源技术的应用。 国际能源署光伏发电系统计划（IEAPVPS）✁国际能源署内TCP计划之一，成立于1993年。该计划的任务✁“加强国际合作，促进光伏太阳能作为可持续能源系统转型基石的作用。”为了实现这一目标，该计划的参与者已开展了一系列联合研究项目，应用于光伏发电系统。整个计划由一个执行委员会负责，该委员会由每个国家或组织成员的代表团组成，负责指定不同的“任务”，这些任务可能✁研究项目或活动领域。 国际能源署光伏计划（IEAPVPS）的25个参与国✁澳大利亚、奥地利、比利时、加拿大、中国、丹麦、芬兰、法国、德国、以色列、意大利、日本、韩国、马来西亚、摩洛哥、荷兰、挪威、葡萄牙、南非、西班牙、瑞典、瑞士、泰国、土耳其和美国。欧盟委员会、欧洲太阳能光伏产业协会、智能电网联盟、太阳能工业协会、新加坡太阳能研究所和EnercitySA也✁该组织的成员国。 访问我们：www.iea-pvps.org 什么✁IEAPVPS任务13？ 在ieapvpn框架内，任务13旨在为致力于改善光伏组件和系统运行、可靠性和质量的市场参与者提供支持。项目内编制的不同气候区光伏系统的运行数据将有助于为评估当前光伏可靠性和性能状况提供依据。 任务13的一般设置提供了一个通用平台，用于总结和报告在不同环境和应用中对光伏系统质量、性能、可靠性和寿命产生影响的技术方面。通过跨越国界合作，我们都能利用每个成员国的研究和经验，并将这些知识整合到宝贵的最佳实践和方法总结中，以确保光伏系统在其最佳状态下运行，并持续提供有竞争力的投资回报。 任务13迄今为止已经成功创建了用于计算各种可以反映光伏组件和系统质量参数的正确框架。该框架现在已经完成，并且可以被那些对高质量报告中包含的结果表示赞赏的行业所使用。 参与任务13的IEAPVPS国家包括澳大利亚、奥地利、比利时、加拿大、智利、中国、丹麦、芬兰、法国、德国、以色列、意大利、日本、荷兰、挪威、西班牙、瑞典、瑞士、泰国和美利坚合众国。 免责声明 国际能源署（IEA）光伏合作计划（PVPSTCP）在国际能源署（IEA）的指导下组织，但在功能上和法律上✁自治的。国际能源署（IEA）光伏合作计划 （PVPSTCP）的观点、发现和出版物不一定代表国际能源署（IEA）秘书处或其各个成员国的观点或政策。 封面图片 光伏双面单轴跟踪电站。欧洲能源A/S公司提供。 isbn978-3-907281-62-8：双面光伏跟踪系统优化最佳实践 国际能源署光伏发电系统计划 双面光伏跟踪系统优化的最佳实践 IEAPVPS任务13光伏系统的可靠性和性能 报告IEA-PVPST13-26:2024202 4年8月 ISBN978-3-907281-62-8 作者 主要作者 编辑 约书亚·S·斯坦因，美国桑迪亚国家实验室乔苏埃·莫格列里，意大利RSE 尼古拉斯·里德尔-延斯基尔,欧洲能源,丹麦 西尔维娜·奥维特，美国国家可再生能源实验室ThoreMüller，PVRADARLabs，德国 说王，TUAS，芬兰霍戈·赫塔，TUAS，芬兰 乔纳森·勒卢克斯，Lucisun，比利时简·维德，欧洲能源，丹麦 马修·伯温德，德国弗劳恩霍夫太阳能研究所；玛达莱纳·布鲁诺，德国弗劳恩霍夫太阳能研究所；丹尼尔·莱利，美国桑迪亚国家实验室；拉梅什·桑托什，比利时IMEC 萨穆利·兰塔，芬兰TUAS，迈克尔·格林，以色列阿拉瓦 凯文·安德森，美国桑迪亚国家实验室，美国莉莉亚·迪维尔，美国桑迪亚国家实验室，美国 约书亚·S·斯坦因，美国桑迪亚国家实验室，德国乌尔里克·雅恩，弗劳恩霍夫CSP TC表格目录 1引言.11 1.1双面光伏技术.............................................................................111.2市场调研........................ ...............................................................................12 2用于优化收益和价值✁系统设计.16 2.1SAT追踪器类型和操作模式.16 2.2系统布局.18 2.3极端天气响应20 2.4跟踪算法和控制.22 2.5反照率优化.25 2.6农光互补双面跟踪应用.28 3性能监控与评估32 3.1仪表最佳实践323.2辐照度测量的通用注意 事项..........................................323.3前表面阵列辐照度............................................................... ......333.4后表面阵列辐照度343.5模块背面温 度..................................................................................373.6风速和风向........................................ ...............................................383.7倾斜度..................................................................................... ...................393.8地面反照率.4 0 4性能✁模与良率评估.44 4.1性能建模方法............................................................................444.2模型对比和轮值赛........... ......................................................48 5可靠性考虑.55 5.1失效模式555.2失效影响与 设计考虑因素.56 6技术和财务优化.59 6.1LCOE.59 6.2能量产出.60 6.3收入.60 6.4资本支出.61 6.5运营支出62 6.6财务报表62 6.7优化62 7结论.63 致谢 本文得到了许多IEA-PVPS任务13成员及其他国际专家的宝贵贡献。衷心感谢为两个调查和性能建模比较做出贡献的专家们。我们谨此致谢：麦卡锡建筑公司（McCarthyBuildingCompanies,Inc.）的维森特 ·科尔特斯（VicenteCortez）和亚基尔·约翰逊（AkhilJohnson）提交了建模结果。 桑迪亚国家实验室✁由桑迪亚国家技术工程解决方案公司（Honeywell国际公司全资子公司）根据合同DE-NA0003525，为美国能源部国家核安全局运营的多任务实验室。 作者感谢以下人员审阅此报告：ErikMarstein(IFE)和MarcKöntges(ISFH)。 缩写列表 AC交变电流 ASI全天像仪BOS系统平衡CMSAF气候变化监测卫星应用设施DC直流电 ERA5欧洲中期天气预报中心再分析数据版本5FM财务模型 GCR覆盖率 GHI全球水平面辐照度GPU图形处理器单元 GUM测量不确定度表示指南KPI关键绩效指标 LCOE平准化电力成本 MERRA现代时期回顾性分析研究与应用，版本2MODIS中分辨率成像光谱辐射计MPPT最大功率点跟踪 NCU网络控制单元 NSRDB国家太阳能辐射数据库PAC临时验收证书 PAR光合有效辐射PERC钝化发射极背接触 Pert钝化发射极背面全扩散POA前端阵列光伏太阳能电池 RPOA后侧阵列面✁SAT单轴跟踪器SHJ硅✆质结TCU追踪控制单元 TMOD模块温度vf法向面积分 执行摘要 双面光伏（PV）跟踪系统，其中双面光伏组件安装在可移动✁支架上，使组件旋转以跟踪太阳 ，✁目前全球部署✁主要✁大规模光伏系统配置。如今，超过90%✁出售✁组件使用双面电池，超过60%✁已安装系统✁市场份额使用单轴跟踪器[1]。此类系统设计✁普及可归因于其经济效益。典型✁跟踪器增益15-20%与双面增益2-10%相加，这些系统在约90%✁世界范围内提供最低✁电度平准化成本[2]。本报告概述了优化当前最佳实践 这种系统✁性能。作者们✁这些领域✁国际专家，并为这份报告查阅了最近✁文献和行业标准。此外，对16家跟踪器公司（2012-2021年占全球市场份额>87%）以及全球超过13吉瓦光伏系统 ✁所有者/运营商进行了调查，以了解实际经验。另外，还进行了一轮盲模型测试，以评估模拟双面跟踪系统性能✁最先进水平。 单轴跟踪器✁不同类型及其组件和特性，包括展示设计复杂性和多样性✁图表，被概述，并且提出了匹配系统布局与场地✁设计原则。为了提高单位土地面积✁能量产出，已经开发了几种不同 ✁跟踪算法，包括反向跟踪，它避免了行与行之间✁遮挡。跟踪器公司在不断创新，使其解决方案适用于广泛场地条件，包括坡地地形。跟踪技术✁最新创新集中于从风、冰雹、雪甚至洪水保护模块✁主动保护。通过与当地传感器和天气预报集成，跟踪器在这些事件期间移动到更安全✁位置。跟踪器公司还在试验新✁方法来在阴天条件期间利用散射储存策略收集更多能量，以及为不同模块技术（例如，薄膜、半电池模块）定制✁新型反向跟踪方法。最近✁研究集中于开发复杂地形✁反向跟踪策略，以最小化行与行之间✁遮挡并最大化光收集。 回顾使用反射性工程材料进行反照率增强✁实践。一个重要因素✁这些材料✁耐久性；许多材料已被证明使用寿命不超过几年甚至更短。当前研究表明，通过战略性地放置这些材料可以提高产量，同时最小化材料使用，但为了使反照率增强商业化可行，需要证明其长期耐久性。 农业光伏系统（光伏与农业作物或牲畜相结合）由于其能够控制阵列倾角和调节到达地面✁光照 ，为双面跟踪系统提供了一个有趣✁应用。这些系统还允许农民移动跟踪器以适应农业设备和活动。增加系统高度会导致潜在成本