南非斯泰伦博斯大学的研究人员进行了一项长期实验，研究固定倾斜(FT)和单轴跟踪(SAT)光伏组件中的散热因素。
“我们研究的创新之处在于开发了 SAT 开放式机架光伏系统的散热系数，”通讯作者 Hannes Pretorius 博士告诉 《光伏》杂志。“虽然之前的研究已经量化了 FT 的散热系数，但据我们所知，这是第一项专门为 SAT 系统提供散热值的研究。”
研究人员重点研究了恒定散热系数 (U0) 和风相关散热系数 (U1)，流行的 Faiman 模型使用该系数来计算模块温度。U0 和 U1 取决于阵列平面 (POA) 辐照度、风速和模型方向等因素。
“Faiman 模型已被广泛用作模块温度计算的基础。例如，商业软件 PVSyst 就使用了该模型。用户需要根据模块配置输入特定的散热系数，然后软件根据该位置的年度气象数据计算年度功率输出，”该组织指出。“还值得注意的是，PVsyst 对任何开放式机架安装都采用默认(未加重)散热系数 U0= 29 W/m2K 和 U1= 0 Ws/m3K。由于特定地点的风力数据可能不可靠，因此该系数实际上被夸大了，以考虑风力的影响。”
研究人员根据对南非斯泰伦博斯郊外四块太阳能电池板的测量结果，分析了实际的 U0 和 U1 因素。它们都是 420 W 多晶硅模块，其中两个是 FT，两个是 SAT。SAT 模块为横向，东西向，而 FT 具有固定的 31 度倾斜角和纵向。
测量是在 2023 年的四个月内进行的，但只有 44 天符合晴空标准，因此被使用。热电偶用于测量模块和环境温度，日射强度计跟踪 POA，而其他传感器则记录风速和风向以及 SAT 的倾斜角度。所有数据都过滤到 10:00 到 14:00 之间的时间范围以降低噪音。
“FT 实验结果与文献结果相比更为有利，通过对散热系数的线性数据回归分析得出 U0 = 25.7 W/m2K 和 U1 = 9.8 Ws/m3K，”科学家表示。“SAT 模块实验得出的散热系数为 U 0 = 29.9 W/m2K 和 U 1 = 9.7 Ws/m3K，这代表了该领域的一项新贡献。这些值表明，与 FT 模块相比，SAT 模块在无风或低风条件下的散热效果更好。”
当使用特定场地的 U0 和 U1 测量值来计算预测年发电量时，结果显示，与 PVsyst 默认热耗散因子 U0= 29 W/m2K 和 U1= 0 Ws/m3K 相比，FT 和 SAT 配置分别提高了 2.9% 和 3.3%。
“这些发现意义重大，特别是在当代光伏电站建设招标竞争日益激烈、精确的技术经济计算日益重要的背景下，”该团队表示。“对测试期间选定日期和平均数据的探索揭示了模块温度、POA 辐照度和风速之间的明确关系。评估清楚地证实了由于 SAT 模块相对于 FT 模块的散热增强，模块温度较低……有趣的是，风向在 FT 模块的散热中起着次要但并非无关紧要的作用，而 SAT 模块的散热似乎对风向不敏感。”
Pretorius 补充说，“最令人惊讶的结果”是 SAT 模块的散热性能明显比 FT 模块更稳定。尽管 SAT 模块全天都在改变角度，但其表面更一致的辐照度使这些系统对环境条件的日常波动不那么敏感。
科学家们在最近发表在《光伏进展》杂志上的论文《了解固定倾斜和单轴跟踪开放式机架光伏模块的散热因素：实验见解》中展示了他们的研究成果。
