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提起通過技術(shù)改進提高光伏電站的發(fā)電量，大家第一反應(yīng)是什么？采用跟蹤支架？采用平單軸跟蹤、斜單軸跟蹤、雙軸跟蹤、固定可調(diào)支架都可以提高發(fā)電量5%~30%。
NO！NO！跳出利用支架跟蹤太陽的思維圈子，我們換一種思路，發(fā)電量會提高更多！
1、引言
圖1 常規(guī)的光伏陣列設(shè)計圖
上圖是一個常見的光伏陣列設(shè)計圖。在這種角度（29°）下，光伏組件的投影為2.75m，陣列間的間距為4.3m。如果陣列傾角增大，則陣列間距會更大，內(nèi)蒙古、青海很多地方都是留有6~7m的間距。
光伏電站的發(fā)電量，主要是光伏組件面積上接收的太陽光產(chǎn)生的。而中間很大的間隔地帶（6~7m）的太陽光是沒有被利用的。如果能利用現(xiàn)有的光伏組件，充分利用間隔地帶的太陽光，那發(fā)電量將會大幅提高。
2、基本設(shè)計思路
基于上述理念。國慶節(jié)前，與興悅能（北京）能源科技有限公司的李穆然總工程師一起做了一個實驗。下圖為我們搭建的實驗平臺。
圖2-1實驗平臺整體圖
圖2-2實驗平臺實景圖
圖3-1實驗平臺局部圖（鏡面反射板和接收反射光的光伏組件）
設(shè)計說明：
1）實驗平臺地點為北京市，圖片的右側(cè)為南方；
2）朝南第一排為：按常規(guī)設(shè)計思路安裝的3片240W光伏組件，安裝傾角為38°，做為實驗的參考基準（以下稱為“基準”）；
3）中間的一排為常規(guī)的玻璃鏡，做為反射面，將兩排光伏組件中間的間隔地帶的太陽光反射到最左邊的光伏組件上；
4）最左邊的一排為：接收玻璃鏡反射光的3片240W光伏組件，安裝傾角為65°（以下稱為“技改”）。
5）測試時間為10月份，基準采用的38°角的理論發(fā)電量略高于技改采用的65°角的發(fā)電量，如下圖所示。
通過這樣一個設(shè)計，就可以將前后兩排光伏組件中間的間隔地帶的太陽光反射到后一排的光伏組件上，充分利用太陽能資源（見原理示意圖3-2）。
圖3-2創(chuàng)新方案原理示意圖
3、實驗結(jié)果
該實驗平臺9月30日中午安裝完成。由于無法實現(xiàn)負載運行，我們采用了“太陽能水泵”的工作原理，用發(fā)電量進行抽水；用兩塊流量表對抽水量進行計量，用于表征發(fā)電量。如下圖所示。
圖4-1 實驗平臺的計量設(shè)備
圖4-2實驗平臺原理示意圖
1）較長時間段的實驗結(jié)果
9月30中午安裝完成后開始計量，兩塊計量表讀數(shù)均從0開始。至10月8日中午12點，兩塊測量表的讀數(shù)如下圖。
圖5 實驗8天的測量結(jié)果（左邊為“基準”讀數(shù)，右邊為“技改”讀數(shù)，下同）
可以看出，兩組讀數(shù)分別為20.7m³和45.6m³，“技改”的光伏組件出力約為“基準”組件出力的2.2倍。
2）1天的實驗結(jié)果
10月9日，北京是霧霾天氣，空氣可見度很低。拍了張?zhí)柕恼掌?，昏昏沉沉；玻璃鏡上也落了厚厚的一層灰，如下圖。
圖6 當天在霧霾中的太陽
圖7 經(jīng)過9天，玻璃鏡上落了厚厚的灰
圖8 上午9點的讀數(shù)對比
圖9 中午12點的讀數(shù)對比
圖10 下午3點的讀數(shù)對比
3）實驗結(jié)果分析
可以看出，無論是從8天的測試結(jié)果，還是從10月9日1天的測試結(jié)果來看，技改的出力都是基準出力的2倍。
4、優(yōu)缺點分析
1）優(yōu)點
優(yōu)點1：從數(shù)據(jù)可以看出，技改的出力是基準的2倍，如果是測量發(fā)電量的話，應(yīng)該也是這樣一個結(jié)果。
光伏項目的收益，對發(fā)電量特別敏感！即使提高5%的發(fā)電量，項目收益都會大幅提高，更何況100%??！我們不斷改進支架形式，追求的不過是最多增加30%的發(fā)電量！
采用技改措施，投入的成本很低。增加的成本主要包含：
支架，按0.5元/W考慮；支架基礎(chǔ)材料及施工，按0.6元/W考慮；玻璃鏡，按0.5元/W考慮；
一共才增加了約1.6元的成本，卻收獲100%的發(fā)電量增加，很劃得來！
優(yōu)點2：此技術(shù)的光伏組件和反射板組成穩(wěn)定性好的三角形結(jié)構(gòu)，將大大提高系統(tǒng)抗風能力，這對風口及沿海臺風多發(fā)地段意義非常之大。
優(yōu)點3：光伏板加反射鏡構(gòu)成連續(xù)的波狀形式對屋頂起到保護層作用，與加蓋坡屋頂有異曲同工之妙。
2）缺點（是我自己暫時想的）
缺點1：可能會加速光伏組件的老化。由于光伏組件上接收了2倍的太陽輻射量，光伏組件的溫度會高于正常情況。9月30日剛裝上的時候，組件背板的瞬時溫度可以達到93℃，超過了光伏組件的最高運行溫度。短時間還可以，長時間就可能會對光伏組件造成傷害，加速衰減，甚至加大火災(zāi)等風險的可能性。而且，現(xiàn)在是10月份，如果在溫度最高的7月份，這一問題可能更加嚴重。
然而，在太陽能輻照度低的時候，光伏板子的溫度升高不明顯。
圖11 溫度的讀數(shù)對比
從上圖看出，基準光伏組件的正面和背板溫度分別為29.4℃和32.6℃，技改光伏組件的正面和背板溫度分別為33.7℃和33.1℃（應(yīng)該是該組件的背部通風情況相對較好），大約增加在5℃以內(nèi)。
缺點2：由于增加的玻璃鏡，會造成一定程度的光污染。
5、應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)想
個人感覺，這種技術(shù)能大幅提高發(fā)電量，應(yīng)該應(yīng)用前景很好，但應(yīng)用領(lǐng)域會有一定的限制：
從電站形式上，不適合用在大型光伏電站，更適合用在混凝土的屋頂電站之上；
如果在地面電站應(yīng)用，會帶來增加占地、加大檢修難度、光污染嚴重、視覺效果差等一系列問題。而在屋頂上，這些問題影響都不大。另外，彩鋼瓦的屋頂恐怕安裝不了這么多東西，承重不夠。
從地域范圍上，不適合用在西北太陽能資源較好的地區(qū)，更適合用在東南太陽能資源較差的地區(qū)。
太陽能資源好的西北地區(qū)，輻照度有時候直接能達到1000W/㎡以上，如果再用反射增加一倍，將大大超出光伏組件的設(shè)計情況，對光伏組件的損害應(yīng)該很大；反之，太陽能資源差的東南部地區(qū)，大部分時間，輻照度都應(yīng)該在600 W/㎡以內(nèi)，就不存在上述問題。如果采用這種技術(shù)，將大大改善太陽能資源差地區(qū)的分布式光伏項目的財務(wù)收益情況。
我們的實驗還在繼續(xù)，未來有新的階段性數(shù)據(jù)，我會及時跟大家通報。歡迎大家參與討論！
如果有對此技術(shù)感興趣的，可以給我留言呦！
6、已有類似應(yīng)用經(jīng)驗
李總工是做太陽能熱利用的專家，他的這一理念已經(jīng)在很多小區(qū)的居民熱水器上廣泛使用。
圖12 本技術(shù)在北京某小區(qū)太陽能熱水器的應(yīng)用實例
圖13是某大型公租房小光熱系統(tǒng)，鏡面增光技術(shù)實景照
NO！NO！跳出利用支架跟蹤太陽的思維圈子，我們換一種思路，發(fā)電量會提高更多！
1、引言
圖1 常規(guī)的光伏陣列設(shè)計圖
上圖是一個常見的光伏陣列設(shè)計圖。在這種角度（29°）下，光伏組件的投影為2.75m，陣列間的間距為4.3m。如果陣列傾角增大，則陣列間距會更大，內(nèi)蒙古、青海很多地方都是留有6~7m的間距。
光伏電站的發(fā)電量，主要是光伏組件面積上接收的太陽光產(chǎn)生的。而中間很大的間隔地帶（6~7m）的太陽光是沒有被利用的。如果能利用現(xiàn)有的光伏組件，充分利用間隔地帶的太陽光，那發(fā)電量將會大幅提高。
2、基本設(shè)計思路
基于上述理念。國慶節(jié)前，與興悅能（北京）能源科技有限公司的李穆然總工程師一起做了一個實驗。下圖為我們搭建的實驗平臺。
圖2-1實驗平臺整體圖
圖2-2實驗平臺實景圖
圖3-1實驗平臺局部圖（鏡面反射板和接收反射光的光伏組件）
設(shè)計說明：
1）實驗平臺地點為北京市，圖片的右側(cè)為南方；
2）朝南第一排為：按常規(guī)設(shè)計思路安裝的3片240W光伏組件，安裝傾角為38°，做為實驗的參考基準（以下稱為“基準”）；
3）中間的一排為常規(guī)的玻璃鏡，做為反射面，將兩排光伏組件中間的間隔地帶的太陽光反射到最左邊的光伏組件上；
4）最左邊的一排為：接收玻璃鏡反射光的3片240W光伏組件，安裝傾角為65°（以下稱為“技改”）。
5）測試時間為10月份，基準采用的38°角的理論發(fā)電量略高于技改采用的65°角的發(fā)電量，如下圖所示。
通過這樣一個設(shè)計，就可以將前后兩排光伏組件中間的間隔地帶的太陽光反射到后一排的光伏組件上，充分利用太陽能資源（見原理示意圖3-2）。
圖3-2創(chuàng)新方案原理示意圖
3、實驗結(jié)果
該實驗平臺9月30日中午安裝完成。由于無法實現(xiàn)負載運行，我們采用了“太陽能水泵”的工作原理，用發(fā)電量進行抽水；用兩塊流量表對抽水量進行計量，用于表征發(fā)電量。如下圖所示。
圖4-1 實驗平臺的計量設(shè)備
圖4-2實驗平臺原理示意圖
1）較長時間段的實驗結(jié)果
9月30中午安裝完成后開始計量，兩塊計量表讀數(shù)均從0開始。至10月8日中午12點，兩塊測量表的讀數(shù)如下圖。
圖5 實驗8天的測量結(jié)果（左邊為“基準”讀數(shù)，右邊為“技改”讀數(shù)，下同）
可以看出，兩組讀數(shù)分別為20.7m³和45.6m³，“技改”的光伏組件出力約為“基準”組件出力的2.2倍。
2）1天的實驗結(jié)果
10月9日，北京是霧霾天氣，空氣可見度很低。拍了張?zhí)柕恼掌?，昏昏沉沉；玻璃鏡上也落了厚厚的一層灰，如下圖。
圖6 當天在霧霾中的太陽
圖7 經(jīng)過9天，玻璃鏡上落了厚厚的灰
圖8 上午9點的讀數(shù)對比
圖9 中午12點的讀數(shù)對比
圖10 下午3點的讀數(shù)對比
3）實驗結(jié)果分析
可以看出，無論是從8天的測試結(jié)果，還是從10月9日1天的測試結(jié)果來看，技改的出力都是基準出力的2倍。
4、優(yōu)缺點分析
1）優(yōu)點
優(yōu)點1：從數(shù)據(jù)可以看出，技改的出力是基準的2倍，如果是測量發(fā)電量的話，應(yīng)該也是這樣一個結(jié)果。
光伏項目的收益，對發(fā)電量特別敏感！即使提高5%的發(fā)電量，項目收益都會大幅提高，更何況100%??！我們不斷改進支架形式，追求的不過是最多增加30%的發(fā)電量！
采用技改措施，投入的成本很低。增加的成本主要包含：
支架，按0.5元/W考慮；支架基礎(chǔ)材料及施工，按0.6元/W考慮；玻璃鏡，按0.5元/W考慮；
一共才增加了約1.6元的成本，卻收獲100%的發(fā)電量增加，很劃得來！
優(yōu)點2：此技術(shù)的光伏組件和反射板組成穩(wěn)定性好的三角形結(jié)構(gòu)，將大大提高系統(tǒng)抗風能力，這對風口及沿海臺風多發(fā)地段意義非常之大。
優(yōu)點3：光伏板加反射鏡構(gòu)成連續(xù)的波狀形式對屋頂起到保護層作用，與加蓋坡屋頂有異曲同工之妙。
2）缺點（是我自己暫時想的）
缺點1：可能會加速光伏組件的老化。由于光伏組件上接收了2倍的太陽輻射量，光伏組件的溫度會高于正常情況。9月30日剛裝上的時候，組件背板的瞬時溫度可以達到93℃，超過了光伏組件的最高運行溫度。短時間還可以，長時間就可能會對光伏組件造成傷害，加速衰減，甚至加大火災(zāi)等風險的可能性。而且，現(xiàn)在是10月份，如果在溫度最高的7月份，這一問題可能更加嚴重。
然而，在太陽能輻照度低的時候，光伏板子的溫度升高不明顯。
圖11 溫度的讀數(shù)對比
從上圖看出，基準光伏組件的正面和背板溫度分別為29.4℃和32.6℃，技改光伏組件的正面和背板溫度分別為33.7℃和33.1℃（應(yīng)該是該組件的背部通風情況相對較好），大約增加在5℃以內(nèi)。
缺點2：由于增加的玻璃鏡，會造成一定程度的光污染。
5、應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)想
個人感覺，這種技術(shù)能大幅提高發(fā)電量，應(yīng)該應(yīng)用前景很好，但應(yīng)用領(lǐng)域會有一定的限制：
從電站形式上，不適合用在大型光伏電站，更適合用在混凝土的屋頂電站之上；
如果在地面電站應(yīng)用，會帶來增加占地、加大檢修難度、光污染嚴重、視覺效果差等一系列問題。而在屋頂上，這些問題影響都不大。另外，彩鋼瓦的屋頂恐怕安裝不了這么多東西，承重不夠。
從地域范圍上，不適合用在西北太陽能資源較好的地區(qū)，更適合用在東南太陽能資源較差的地區(qū)。
太陽能資源好的西北地區(qū)，輻照度有時候直接能達到1000W/㎡以上，如果再用反射增加一倍，將大大超出光伏組件的設(shè)計情況，對光伏組件的損害應(yīng)該很大；反之，太陽能資源差的東南部地區(qū)，大部分時間，輻照度都應(yīng)該在600 W/㎡以內(nèi)，就不存在上述問題。如果采用這種技術(shù)，將大大改善太陽能資源差地區(qū)的分布式光伏項目的財務(wù)收益情況。
我們的實驗還在繼續(xù)，未來有新的階段性數(shù)據(jù)，我會及時跟大家通報。歡迎大家參與討論！
如果有對此技術(shù)感興趣的，可以給我留言呦！
6、已有類似應(yīng)用經(jīng)驗
李總工是做太陽能熱利用的專家，他的這一理念已經(jīng)在很多小區(qū)的居民熱水器上廣泛使用。
圖12 本技術(shù)在北京某小區(qū)太陽能熱水器的應(yīng)用實例
圖13是某大型公租房小光熱系統(tǒng)，鏡面增光技術(shù)實景照
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