研究目的
分析双面光伏组件在不同安装条件下的热性能,并量化地面反射率、地面温度及组件材料特性对双面光伏组件运行温度的影响。
研究成果
通过实验与理论方法评估了双面组件的运行温度及其影响因素,包括组件封装材料、地面反射率和地面温度。能量平衡建模的仿真结果与实测数据高度吻合。若无地面反射光到达组件背面,双面光伏组件的运行温度比单面组件低1.89°C,这源于双面太阳能电池对红外辐射的更高透射率,从而减少了内部热吸收。当地面反射率达到26.9%时,双面光伏组件的温度与单面组件相当。当地面温度从10°C升至60°C时,组件背面至地面的辐射热传递减少218.5W/m2,导致双面组件温度升高8.0°C。封装玻璃越薄,热阻越小,电池温度越低。当前后玻璃厚度均增加0.5mm时,电池温度上升0.41°C。
研究不足
1. 对流换热系数与风速和风向的波动有关,稳态热模型无法完全模拟实际传热情况。 2. 热电偶与光伏组件之间的热阻也导致了一些测量误差。 3. 准确测量表面反射率较为困难,且内部热源的计算也不够精确。
1:实验设计与方法选择:
建立了结合组件背面地面反射率视角因子的热稳态模型,采用ANSYS软件计算并模拟了三种不同安装条件(屋顶水泥地面、水面和草地)下的组件运行温度,设计实验对模拟结果进行分析验证。
2:样本选择与数据来源:
研究使用安装在特定环境条件下的双面光伏组件,针对不同地面类型和组件材料进行测量。
3:实验设备与材料清单:
包括温度传感器、数据采集器、红外相机、风速仪、辐射计以及配备F-Link和Smart View图像处理软件的电脑。
4:实验流程与操作步骤:
组件以37.5°南向倾角安装于中国常州普通屋顶水泥地面,在不同天气条件下记录温度、辐照度、风速及环境参数。
5:5°南向倾角安装于中国常州普通屋顶水泥地面,在不同天气条件下记录温度、辐照度、风速及环境参数。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:将模拟结果与实验数据进行对比以验证热模型,定量分析地面反射率、地面温度及组件材料对运行温度的影响。
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Simulation and analysis of thermal performance of bifacial PV modules
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temperature sensors
Measurement of different cell temperatures on the back of the experimental sample
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data collector
Recording of synchronous irradiance data
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IR camera
Capture of temperature of the shadowed and non-shadowed areas of the ground
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wind anemometer
Recording of real-time ambient wind speed
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radiometer
Recording of real-time solar irradiance
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Collection and analysis of data
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