研究團隊使用系統(tǒng)咨詢模型 (SAM) 軟件，首先比較了單面和雙面系統(tǒng)，然后在不同的負載條件下對后者進行了優(yōu)化。
科學家們表示：“通過比較零出口并網和凈計量配置，這項研究提供了切實可行的見解，有助于在實時回購條件下最大化光伏投資的凈現(xiàn)值 (NPV)。與以往主要關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(tǒng)，該系統(tǒng)結合了朝南和東西朝向。這種創(chuàng)新方法根據實際住宅負載曲線優(yōu)化了方位角和傾斜角，從而實現(xiàn)了全天三個不同的發(fā)電峰值。”
光伏系統(tǒng)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/平方米/天，平均氣溫為 21.3 攝氏度，平均風速為 1.7 米/秒。住宅用戶負荷為該市 70 戶家庭的平均值。當?shù)仉娏Τ杀竞筒煌到y(tǒng)組件的成本基于多個數(shù)據庫。所有情況下，系統(tǒng)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生10%的電能。此外，雙面光伏板的凈現(xiàn)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%。
通過分析垂直雙面系統(tǒng)的高度(范圍為0米至2.5米)，學者們發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)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(tǒng)的凈現(xiàn)值(NPV)比直接安裝在屋頂上的雙面光伏板高出7.6倍。
以巴基斯坦常見的零輸出并網系統(tǒng)為例，優(yōu)化后的朝南雙面系統(tǒng)需要30°的傾斜角和190°的方位角，才能根據客戶的負載曲線產生最高的凈現(xiàn)值(NPV)，即2,451美元。如果優(yōu)化系統(tǒng)朝東，則需要垂直放置面板才能獲得最佳效果，這會導致凈現(xiàn)值增加9.7%，達到2,787美元。然而，與朝南系統(tǒng)相比，后者一年的發(fā)電量降低了18.5%。
研究人員解釋說：“垂直東向雙面光伏系統(tǒng)之所以經濟效益更高，但發(fā)電量卻更少，是因為其發(fā)電時間比單峰朝南的光伏板更長。第一年，朝東的系統(tǒng)可以完全滿足3427小時的負荷，而朝南的系統(tǒng)只能滿足3147小時的負荷，比朝東的系統(tǒng)低8.9%。”
最終分析包括將系統(tǒng)拆分成兩個單元——一個2.5千瓦的朝南單元和一個2.5千瓦的朝東單元。結果表明，光伏電能輸送至完全滿足負荷所需的時間為每年4,226公頃，比朝南的雙面光伏系統(tǒng)多1,079小時。該系統(tǒng)的凈現(xiàn)值比朝南的雙面光伏系統(tǒng)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。投資回收期僅為3.43年。他們發(fā)現(xiàn)。
研究人員在文章結尾處指出，為了實現(xiàn)實時回購凈計量機制，雙面光伏系統(tǒng)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，在兩個峰值時段提供電力供應。他們指出：“朝東的雙面光伏系統(tǒng)每年比朝南的雙面光伏系統(tǒng)多提供362小時的發(fā)電量。”
他們的研究成果發(fā)表在《能源報告》上，題為《基于負荷曲線優(yōu)化住宅領域雙面光伏板以實現(xiàn)經濟效益最大化》 。這項研究由卡塔爾多哈理工大學和巴基斯坦拉合爾大學的研究人員開展。
