研究團隊使用系統咨詢(xún)模型 (SAM) 軟件，首先比較了單面和雙面系統，然后在不同的負載條件下對后者進(jìn)行了優(yōu)化。
科學(xué)家們表示：“通過(guò)比較零出口并網(wǎng)和凈計量配置，這項研究提供了切實(shí)可行的見(jiàn)解，有助于在實(shí)時(shí)回購條件下最大化光伏投資的凈現值 (NPV)。與以往主要關(guān)注朝南配置的研究不同，本研究引入了一種混合雙面光伏系統，該系統結合了朝南和東西朝向。這種創(chuàng )新方法根據實(shí)際住宅負載曲線(xiàn)優(yōu)化了方位角和傾斜角，從而實(shí)現了全天三個(gè)不同的發(fā)電峰值。”
光伏系統模擬安裝在巴基斯坦首都伊斯蘭堡的屋頂上。該市日均水平輻射量 (GHI) 為 5.24 千瓦時(shí)/平方米/天，平均氣溫為 21.3 攝氏度，平均風(fēng)速為 1.7 米/秒。住宅用戶(hù)負荷為該市 70 戶(hù)家庭的平均值。當地電力成本和不同系統組件的成本基于多個(gè)數據庫。所有情況下，系統容量均為 5 千瓦。
模擬結果顯示，雙面光伏板比朝南安裝的單面光伏板多產(chǎn)生10%的電能。此外，雙面光伏板的凈現值 (NPV) 提高了13.6%，平準化能源成本 (LCOE) 降低了4.5%，投資回收期也縮短了5%。
通過(guò)分析垂直雙面系統的高度(范圍為0米至2.5米)，學(xué)者們發(fā)現，該系統應至少安裝在地面以上2米處。他們還指出，安裝在2米高度的雙面光伏系統的凈現值(NPV)比直接安裝在屋頂上的雙面光伏板高出7.6倍。
以巴基斯坦常見(jiàn)的零輸出并網(wǎng)系統為例，優(yōu)化后的朝南雙面系統需要30°的傾斜角和190°的方位角，才能根據客戶(hù)的負載曲線(xiàn)產(chǎn)生最高的凈現值(NPV)，即2,451美元。如果優(yōu)化系統朝東，則需要垂直放置面板才能獲得最佳效果，這會(huì )導致凈現值增加9.7%，達到2,787美元。然而，與朝南系統相比，后者一年的發(fā)電量降低了18.5%。
研究人員解釋說(shuō)：“垂直東向雙面光伏系統之所以經(jīng)濟效益更高，但發(fā)電量卻更少，是因為其發(fā)電時(shí)間比單峰朝南的光伏板更長(cháng)。第一年，朝東的系統可以完全滿(mǎn)足3427小時(shí)的負荷，而朝南的系統只能滿(mǎn)足3147小時(shí)的負荷，比朝東的系統低8.9%。”
最終分析包括將系統拆分成兩個(gè)單元——一個(gè)2.5千瓦的朝南單元和一個(gè)2.5千瓦的朝東單元。結果表明，光伏電能輸送至完全滿(mǎn)足負荷所需的時(shí)間為每年4,226公頃，比朝南的雙面光伏系統多1,079小時(shí)。該系統的凈現值比朝南的雙面光伏系統高出21.6%，后者成本為3,091美元，平準化電力成本為1.87美分/千瓦時(shí)。投資回收期僅為3.43年。他們發(fā)現。
研究人員在文章結尾處指出，為了實(shí)現實(shí)時(shí)回購凈計量機制，雙面光伏系統應垂直朝東放置，以便在其他光伏電站未達到峰值發(fā)電量時(shí)，在兩個(gè)峰值時(shí)段提供電力供應。他們指出：“朝東的雙面光伏系統每年比朝南的雙面光伏系統多提供362小時(shí)的發(fā)電量。”
他們的研究成果發(fā)表在《能源報告》上，題為《基于負荷曲線(xiàn)優(yōu)化住宅領(lǐng)域雙面光伏板以實(shí)現經(jīng)濟效益最大化》 。這項研究由卡塔爾多哈理工大學(xué)和巴基斯坦拉合爾大學(xué)的研究人員開(kāi)展。
