沙特阿拉伯朱拜勒工业学院的科研团队开发了一套用于双面光伏组件朝向优化的分析框架。该模型整合了组件背面辐照度、地面反照率及组件几何参数,能够在不依赖具体项目布局信息的情况下,为组件部署方案提供指导。
研究主要作者哈桑·Z·阿尔·加尔尼向《光伏杂志》表示:“这一模型适用于沙特全境,通过结合当地太阳辐照、环境温度及反照率等实地数据,可较为精确地预测双面光伏系统的发电性能。该方法的定位是辅助而非取代软件驱动的深度敏感性分析,其优势在于能提供清晰且易于推广的区域性见解,有助于前期可行性评估及不同站点的对比分析。”
相较于既往方法,新建模型引入了更为精确的漫射辐照度计算、双面增益与双面率参数,并考虑了组件的实际安装高度,从而提升了年度发电量估算的准确性。
为验证模型,研究团队采集了沙特18个城市的逐小时地面实测太阳辐照与气温气象资料,并在沙漠地表环境下,对比评估了双面与单面光伏系统的性能差异及空间分布特征。阿尔·加尔尼补充说明,研究采用的太阳能组件为转换效率22%的n型单晶双面电池板。
基于优化模型,团队明确了双面与单面系统各自的最佳倾斜角和方位角。结果显示,为最大化背面辐照吸收,双面组件所需倾斜角普遍高于单面组件,高出幅度介于3°至11°之间。
在发电性能较高的区域,如利雅得(倾斜角36°,年发电量525千瓦时/平方米)、塔布克(倾斜角58°,年发电量546千瓦时/平方米)、塔伊夫(倾斜角43°,年发电量538千瓦时/平方米)和瓦迪阿达瓦西尔(倾斜角38°,年发电量524千瓦时/平方米),双面组件表现突出。而麦地那(倾斜角45°,年发电量495千瓦时/平方米)、达曼(倾斜角31°,年发电量489千瓦时/平方米)及海夫吉(倾斜角33°,年发电量469千瓦时/平方米)等地的发电量则相对较低。
针对利雅得的月度分析进一步揭示,双面组件在夏季仍维持较高倾斜角,使得背面发电贡献保持在总输出的8-12%;春秋季因地面反射辐照增强,该比例还有所提升。
研究人员指出:“双面组件的最佳倾斜角并未严格遵循单面系统常用的纬度经验法则。其年度最优朝向变化范围较宽,大致在本地纬度基础上增加4°至30°,以实现发电量最大化。这一更宽泛的区间主要源于漫射辐照与地面反射辐照对背面能量捕获的增强效应,进而影响了组件的最佳朝向。”
通过与早期单面系统研究及适用性分析进行交叉比对,该优化框架的准确性与实用价值得到了验证。团队强调,该模型不仅可用于识别发电潜力最大的组件朝向和选址,还能作为前期决策辅助工具,帮助项目规划者在开展PVsyst、HOMER或NREL SAM等软件详细模拟前,进行初步的站点筛选。









