研究團(tuán)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(fù)載條件下對后者進(jìn)行了優(yōu)化。

科學(xué)家們表示：“通過比較零出口并網(wǎng)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(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(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合了朝南和東西朝向。這種創(chuàng)新方法根據(jù)實際住宅負(fù)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(fēng)速為 1.7 米/秒。住宅用戶負(fù)荷為該市 70 戶家庭的平均值。當(dāng)?shù)仉娏Τ杀竞筒煌到y(tǒng)組件的成本基于多個數(shù)據(jù)庫。所有情況下，系統(tǒng)容量均為 5 千瓦。

模擬結(jié)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(xiàn)值 (NPV) 提高了13.6%，平準(zhǔn)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(xué)者們發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)應(yīng)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(wǎng)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(jù)客戶的負(fù)載曲線產(chǎn)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(dǎo)致凈現(xiàn)值增加9.7%，達(dá)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(jīng)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(fù)荷，而朝南的系統(tǒng)只能滿足3147小時的負(fù)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(jié)果表明，光伏電能輸送至完全滿足負(fù)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(zhǔn)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(jié)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(yīng)垂直朝東放置，以便在其他光伏電站未達(dá)到峰值發(fā)電量時，在兩個峰值時段提供電力供應(yīng)。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(fù)荷曲線優(yōu)化住宅領(lǐng)域雙面光伏板以實現(xiàn)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)的研究人員開展。