单双面光伏混合阵列在部分阴影条件下的性能优化与最佳配置方案研究

《Scientific Reports》：An experimental investigation of photovoltaic array with mixed mono-facial and bi-facial modules

　　

摘要

双面光伏（PV）板因其更高的能源产出和增强的发电能力而受到广泛青睐。然而，其高成本限制了大规模部署。为实现增强输出功率与经济可行性之间的平衡，本文提出了一种集成单面模块和双面模块的混合光伏阵列方案。该方案由一个3×3的光伏阵列组成，包含六个单面面板和三个双面面板，其中双面模块在阵列中被战略性地布置。在十二种不同的部分阴影场景下，对该混合阵列的最大功率、电压和电流性能进行了评估。系统地分析了各种双面模块放置配置，包括对角线排列、第一行排列、第一列排列以及（2×2）、（3×1）和（3×3）等分组排列方式。通过双混合和三重混合配置对结果进行比较，以确定最有效的排列方案。引入切换矩阵电路以动态选择最佳混合配置，从而在多种阴影条件下实现最大功率提取。与传统配置仅在五种阴影情况下表现更优相比，所提方法在十二种阴影情况中有十一种实现了更高的功率输出。在无阴影条件下功率输出为95W，在严重阴影条件下为26W，其中第一行和第一列的双面放置方式，特别是（2×2）、（3×1）和（3×3）配置在大多数阴影场景中表现优异。所提混合配置在部分阴影条件下实现最大化发电，展现了兼具成本效益和稳健性的解决方案。