摘要
双面光伏组件通过捕获反射太阳辐射提高发电功率，但现有模型通常假设反照率恒定而忽视了其动态变化特性。本研究在屋顶环境中建立了反照率测试系统，开发并验证了动态反照率模型。实验结果显示，地面反照率的动态变化范围为0.15至0.22，平均值为0.16。基于实验数据，模拟了标准效率为21.23%、双面率为0.8的双面光伏组件在北京市屋顶条件下的年度性能。结果表明，在动态反照率条件下，双面组件背面年入射辐照量为278.90kWh/m²，为正面入射辐照的15.50%。若采用常用反照率0.20进行估算，背面辐照量将被高估19.40%，达333.01kWh/m²。此外，双面光伏系统的年发电量比等效的单面系统高出约12.37%，达到412.55kWh/m²。在25年寿命内，双面光伏系统预计可减少8393.91kgCO₂/m²的碳排放，相比单面系统额外减少924.31kgCO₂/m²。
关键词：双面光伏组件；动态反射率；碳减排
双面光伏系统因其能够从正面及背面捕获太阳辐射而成为研究的焦点，在整体光电转换效率提升方面展现出巨大潜力。然而，现有评估模型常将地面反照率简化为恒定值，忽视了其在全天存在变化的动态特性，从而会造成较大预测误差，尤其在背面辐照量的评估中更加明显，进而影响双面光伏系统双面增益预测评估的准确性。本研究在屋顶环境中建立了反照率测试系统，可捕捉其动态变化，并开发了一个能够反映实际环境中反照率日变化的模型，以为双面光伏系统的性能评估提供了更为可靠的数据支持。
（1）反照率测试系统装置
（2）动态反照率模型的建立与验证
（3）基于动态反照率的双面光伏系统性能预测及碳减排潜力分析
本研究在屋顶环境中建立了反照率测试系统，以捕捉其动态变化，并开发了一个能够反映实际环境中反照率日变化的模型。与传统的恒定反照率假设相比，该模型显著提高了预测的准确性。并基于此模型，研究进一步分析了双面光伏系统的光电性能及其碳减排潜力，展示了双面光伏系统相较单面系统在发电量上的提升，及其在25年使用寿命内对碳减排的潜在贡献。
作者
Xiaoxiao Su1, Chenglong Luo1*, Xinzhu Chen1, Jie Ji2, Yanshun Yu1, Yuandan Wu1,3, Wu Zou3
该论文的第一作者是南京理工大学能源与动力工程学院硕士研究生苏霄霄，通讯作者为南京理工大学能源与动力工程学院罗成龙研究员，共同作者为中国可再生能源学会会士和2020年杰出贡献奖获得者（唯一）、中国科学技术大学讲席教授季杰等。
Su X, Luo C, Chen X, et al. (2024). Numerical modeling of all-day albedo variation for bifacial PV systems on rooftops and annual yield prediction in Beijing. Building Simulation, 17: 955-964.
https://doi.org/10.1007/s12273-024-1120-y
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屋顶双面光伏系统的反照率仿真建模及其在北京地区应用的全年性能预测
期刊介绍
Building Simulation 2008年创刊，是世界上第一本有关建筑模拟领域最新研究成果的英文学术期刊，跨多种学科领域，涉及建筑技术、土木工程、建筑学、环境工程、能源及动力工程等，致力于为中外同行提供一个高水平的学术交流平台。被SCI、EI Compendex、Scopus、CSCD等数据库收录。2024年SCI影响因子6.1，在JCR两个学科领域均位于Q1区；位于中科院期刊分区，工程技术类1区。
