当我们面临挑战时,往往有机会改进。在这篇博客文章中,我们了解工程师如何重新设计我们的后模(BOM)温度传感器,以解决影响双面太阳能光伏(PV)面板性能监控质量的特定挑战。

双面光伏板设计用于从两侧发电。前侧经过优化,可实现最大发电,而后侧通常在相同照度下可产生多达80%至95%的前侧。这被称为该模块的“双元性因子”。这一因素取决于光伏电池技术。¹下表列出了当前可用不同细胞技术的当前模块双元系数。

野外条件下的双面增益是预计产生的额外能量。这取决于环境条件,例如醛固化、光伏组件温度和接地盖管理,以及包括安装几何结构和单轴跟踪控制在内的植物布局和地形。国家可再生能源实验室(NREL)进行的建模和实验验证显示,PERC的年能源增长率为6%,Si-HJT ¹1的年均能量增长9%。

一些挑战

因此,由于在现场部署的光伏技术,双面板明显具有优势,因为它们具有额外的增益。然而,双面面板在性能监控方面确实存在自身挑战。性能取决于模块周围通过反照度和遮阳效果。这也取决于特定时间的辐照类型——例如直接辐射或扩散。太阳资源监测涉及额外的变量。由于反照率的每日变化以及其他遮阳效果,对污垢损失的测量变得复杂。这些变量依赖于植物设计和跟踪性能,必须密切监控。像BOM温度测量这样的基本指标由于后表面的遮阳而变得可疑。

改进的机会

鉴于这些新需求,在Campbell Scientific,我们正在开发专门针对双面性能监测的新监测解决方案。本文中,我们分享了在BOM温度测量方面所做的努力,并重新设计了我们坚固且准确的BOM温度传感器。新的改进措施包括重新设计探头头,以便于安装,且与之前型号相比,安装面积更小。

我们与3M合作,选择一种明显更坚固的胶粘剂,以将传感器固定在模块上。胶粘剂非常强,在大多数情况下,会消除对额外胶带或胶水的需求,而胶带通常覆盖着光伏电池的很大一部分。尽管这种覆盖在传统的单面模块中是可接受的,但双面模块需要对上水流辐射进行无阻的观测。

我们还使用一条薄的特氟龙电缆升级了传感器电缆。电缆的较细横截面可减少面板上光伏电池后部的遮阳,并提高传感器的最高温度等级。将电缆穿过单元格之间的空间也更容易。

传感器头经过重新设计,以更有效地测量后盖的真实温度。表面冷却是其他类型BOM温度传感器常见的问题。为了解决这一问题,我们采用了精细的热建模来优化探头设计,促进后盖与探头头之间的热传递,同时防止表面被测量的局部冷却。传感器头覆盖全尺寸电池后侧约2%的区域。这导致单个细胞的遮阳效果微乎其微。

所有这些传感器的更新均保持了其前代产品——A级电阻温度检测器(RTD)的相同精度。使用CR1000X测量与控制数据记录仪测量时,温度不确定性为±0.3°至0.4°C,CR1000X Measurement and Control Datalogger测量范围为-40°C至+100°C。新传感器已发布为CS241。为了满足性能验证日益增长的要求,每台CS241传感器均配备可NIST追踪的序列化校准证书。

我们的BOM传感器旨在帮助您获得最可靠和最准确的数据。要找到最有利于您项目的传感器,Solar Energy solution page请访问我们的太阳能解决方案页面,或在CS241产品页面上了解更多关于CS241的信息。

图片描述

文章的首张图像显示,现场安装了CS241传感器,传感器线在单元格之间整齐地排列。这种方法可用于使用半切开或填充单元的光伏面板。

文章中的第二张图片显示,双面面板上安装了一个CS241传感器,该面板带有半切开的电池。传感器附带特殊的拉链,将传感器电缆整齐地排列,并连接到模块的框架上。

信用

坎贝尔科学公司可再生能源集团技术产品经理马特·佩里为本文做出了贡献。

参考文献

¹ 德琳,C.,佩莱兹,南A.,Marion,B. 等,《双面光伏系统表现:与虚构相分离的事实》(^th发表于2019年6月19日,伊利诺伊州芝加哥市,IEEE光伏专家会议第46届[PVSC 46])。https://www.nrel.gov/docs/fy19osti/74090.pdf