Оценка энергоэффективности гетероструктурных двусторонних фотоэлектрических модулей в различных климатических условиях России

Авторы

  • Алексей Анатольевич Бельский
  • Ван Тхань Нгуен
  • Тхе Хьен Нгуен

DOI:

https://doi.org/10.24160/0013-5380-2026-3-29-40

Ключевые слова:

гетероструктурный двусторонний фотоэлектрический модуль, паспортные параметры, коэффициент деградации, коэффициент использования установленной мощности, период эксплуатации

Аннотация

В статье рассмотрены гетероструктурные двусторонние фотоэлектрические модули (ДФЭМ HJT) российских и иностранных производителей. Для сравнения отобрано 12 модулей (3 – российских, 9 – иностранных), имеющих хотя бы одно лучшее значение какого-либо паспортного параметра. Проведено почасовое моделирование работы ДФЭМ HJT в течение срока службы (30 лет) в четырех различных регионах (Астраханская область, Республики Крым, Бурятия и Якутия). Использованы почасовые значения температуры воздуха и солнечного излучения из базы данных NASA POWER и среднемесячное альбедо поверхности. Для моделирования ДФЭМ применена структура односторонней модели освещенности с учётом коэффициента двусторонности, использована двухдиодная схема замещения в сочетании с тепловой моделью. Рассчитаны коэффициенты использования установленной мощности (КИУМ) рассматриваемых ДФЭМ HJT для каждого года эксплуатации и для различных периодов эксплуатации с учетом коэффициента деградации модулей. Полученные результаты позволяют оценить влияние температурных паспортных параметров, коэффициентов двусторонности и деградации на КИУМ ДФЭМ HJT в различных климатических условиях России. Предложены критерии выбора ДФЭМ HJT для солнечных проектов на территории России.

Биографии авторов

Алексей Анатольевич Бельский

кандидат техн. наук, доцент кафедры электроэнергетики и электромеханики, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия; Belskiy_AA@pers.spmi.ru

Ван Тхань Нгуен

аспирант кафедры электроэнергетики и электромеханики, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия; nguyen.vanthanh@mail.ru

Тхе Хьен Нгуен

кандидат техн. наук, преподаватель кафедры электротехники, Технический университет Ле Куи Дон, Ханой, Вьетнам; thehiennguyen1697@gmail.com

Библиографические ссылки

1. Yakubu R.O. et al. A Systematic Literature Review of the Bifacial Photovoltaic Module and Its Applications. – The Journal of Engineering, 2024, vol. 8, DOI: 10.1049/tje2.12421.

2. Кувшинов В.В., Бекиров Э.А., Гусева Е.В. Использование фотоэлектрических модулей с двухсторонней приёмной поверхностью для установок малой генерации. – Строительство и техногенная безопасность, 2021, № 20 (72), с. 93–100.

3. Keiner D. et al. Assessing the Impact of Bifacial Solar Photovoltaic’s on Future Power Systems Based on Capacity-Density-Optimized Power Plant Yield Modeling. – Solar Energy, 2025, vol. 295, DOI: 10.1016/j.solener.2025.113543.

4. ITRPV. 15th International Technology Roadmap for Photovoltaic [Электрон. ресурс], URL: https://www.vdma.org/international-technology-roadmap-photovoltaic (дата обращения 03.09.2025).

5. Gu W. et al. A Comprehensive Review and Outlook of Bifacial Photovoltaic (bPV) Technology. – Energy Conversion and Management, 2020, vol. 223, DOI: 10.1016/j.enconman.2020.113283.

6. Belsky A.A. et al. Analysis of Specifications of Bifacial Photovoltaic Panels. – Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2025, vol. 224, DOI: 10.1016/j.rser.2025.116092.

7. IEC TS 63202-3:2023. Photovoltaic Cells – Part 3: Measurement of Current-Voltage Characteristics of Bifacial Photovoltaic Cells. Geneva: International Electrotechnical Commission, 2023.

8. Gu W. et al. A Coupled Optical-Electrical-Thermal Model of the Bifacial Photovoltaic Module. – Applied Energy, 2020, vol. 258, DOI: 10.1016/j.apenergy.2019.114075.

9. Фрид С.Э., Лисицкая Н.В. Анализ возможности увеличения коэффициента использования установленной мощности сетевых фотоэлектрических станций. – Теплоэнергетика, 2022, № 7, с. 74–84.

10. Longares J.M., Garcia-Jimenez A., Garcia-Polanco N. Multiphysics Simulation of Bifacial Photovoltaic Modules and Software Comparison. – Solar Energy, 2023, vol. 257, pp. 155–163. DOI: 10.1016/j.solener.2023.04.005.

11. Becerra V.G. et al. Electrical Model Analysis for Bifacial PV Modules Using Real Performance Data in Laboratory. – Energies, 2024, vol. 17, No. 23, DOI: 10.3390/en17235868.

12. Halwani S. et al. Comparative Analysis of Experimental and Modeling of Bifacial PV Panel: A Step Towards Digital Twin. – International Journal of Thermofluids, 2025, vol. 29, DOI: 10.1016/j.ijft.2025.101377.

13. Dincer F., Ozer E. Numerical Analysis of Bifacial Photovoltaic Systems Under Different Snow Climatic Conditions. – Sustainability, 2025, vol. 17, No. 14, DOI: 10.3390/su17146350.

14. Sun B., Lu L., Lyu N. Vertical Bifacial Solar Photovoltaic Balustrades for Low-Carbon Buildings: A Numerical Analysis of Energy Performance. – Renewable Energy, 2025, vol. 256, DOI: 10.1016/j.renene.2025.124027.

15. Zubair M., Abbas G. Optimization of Bifacial PV Panels in a Residential Sector for Maximum Economic Benefits Based on Load Profile. – Energy Reports, 2025, vol. 13, pp. 5252–5265, DOI: 10.1016/j.egyr.2025.04.062.

16. RREDA. Interactive Map of the Renewable Energy Industry [Электрон. ресурс], URL: https://rreda.ru/industry/imap/ (дата обращения 20.10.2025).

17. NASA POWER [Электрон. ресурс], URL: https://power.larc.nasa.gov/parameters/ (дата обращения 14.06.2025).

18. Ishaque K., Salam Z. A Comprehensive MATLAB Simulink PV System Simulator with Partial Shading Capability Based on Two-Diode Model. – Solar Energy, 2011, vol. 85, No. 9, pp. 2217–2227, DOI: 10.1016/j.solener.2011.06.008.

19. Fahim S.R. et al. A Comprehensive Review of Photovoltaic Modules Models and Algorithms Used in Parameter Extraction. – Energies, 2022, vol. 15, No. 23, DOI: 10.3390/en15238941.

20. European Commission. PVGIS Photovoltaic Geographical Information System [Электрон. ресурс], URL: https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/fr/ (дата обращения 20.10.2025).

21. Osama A., Tina G.M., Gagliano A. Thermal Models for Mono/Bifacial Modules in Ground/Floating Photovoltaic Systems: A Review. – Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2025, vol. 216, DOI: 10.1016/j.rser.2025.115627.

22. Григорьев А.С. и др. Выбор критериев оптимизации при разработке гибридных установок на основе солнечных модулей для электропитания локальных удаленных потребителей промышленно-бытового назначения. – Альтернативная энергетика и экология, 2011, №12, с. 39–48.

23. Skoplaki E., Palyvos J.A. On the Temperature Dependence of Photovoltaic Module Electrical Performance: A Review of Efficiency/Power Correlations. – Solar Energy, 2009, vol. 83, No. 5, pp. 614–624, DOI: 10.1016/j.solener.2008.10.008.

24. Кирпичникова И.М., Махсумов И.Б. Построение энергетических характеристик солнечных модулей с учетом условий окружающей среды. – Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления, 2020, №34, с. 56–74.

25. Алиев В.Д., Волков А.С. Эффективность использования солнечных панелей при низких температурах. – Юный ученый, 2022, № 4 (56), с. 91–93. [Электрон. ресурс], URL: https://moluch.ru/young/archive/56/2966 (дата обращения 05.11.2025).

#

1. Yakubu R.O. et al. A Systematic Literature Review of the Bifacial Photovoltaic Module and Its Applications. – The Journal of Engineering, 2024, vol. 8, DOI: 10.1049/tje2.12421.

2. Kuvshinov V.V., Bekirov E.A., Guseva E.V. Stroitel’stvo i tekhnogennaya bezopasnost’ – in Russ. (Construction and Man-Made Safety), 2021, No. 20 (72), pp. 93–100.

3. Keiner D. et al. Assessing the Impact of Bifacial Solar Photovoltaic’s on Future Power Systems Based on Capacity-Density-Optimized Power Plant Yield Modeling. – Solar Energy, 2025, vol. 295, DOI: 10.1016/j.solener.2025.113543.

4. ITRPV. 15th International Technology Roadmap for Photovoltaic [Electron. resource], URL: https://www.vdma.org/international-technology-roadmap-photovoltaic (Accessed on 03.09.2025).

5. Gu W. et al. A Comprehensive Review and Outlook of Bifacial Photovoltaic (bPV) Technology. – Energy Conversion and Management, 2020, vol. 223, DOI: 10.1016/j.enconman.2020.113283.

6. Belsky A.A. et al. Analysis of Specifications of Bifacial Photovoltaic Panels. – Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2025, vol. 224, DOI: 10.1016/j.rser.2025.116092.

7. IEC TS 63202-3:2023. Photovoltaic Cells – Part 3: Measurement of Current-Voltage Characteristics of Bifacial Photovoltaic Cells. Geneva: International Electrotechnical Commission, 2023.

8. Gu W. et al. A Coupled Optical-Electrical-Thermal Model of the Bifacial Photovoltaic Module. – Applied Energy, 2020, vol. 258, DOI: 10.1016/j.apenergy.2019.114075.

9. Frid S.E., Lisitskaya N.V. Teploenergetika – in Russ. (Thermal Power Engineering), 2022, No. 7, pp. 74–84.

10. Longares J.M., Garcia-Jimenez A., Garcia-Polanco N. Multiphysics Simulation of Bifacial Photovoltaic Modules and Software Comparison. – Solar Energy, 2023, vol. 257, pp. 155–163. DOI: 10.1016/j.solener.2023.04.005.

11. Becerra V.G. et al. Electrical Model Analysis for Bifacial PV Modules Using Real Performance Data in Laboratory. – Energies, 2024, vol. 17, No. 23, DOI: 10.3390/en17235868.

12. Halwani S. et al. Comparative Analysis of Experimental and Modeling of Bifacial PV Panel: A Step Towards Digital Twin. – International Journal of Thermofluids, 2025, vol. 29, DOI: 10.1016/j.ijft.2025.101377.

13. Dincer F., Ozer E. Numerical Analysis of Bifacial Photovoltaic Systems Under Different Snow Climatic Conditions. – Sustainability, 2025, vol. 17, No. 14, DOI: 10.3390/su17146350.

14. Sun B., Lu L., Lyu N. Vertical Bifacial Solar Photovoltaic Balustrades for Low-Carbon Buildings: A Numerical Analysis of Energy Performance. – Renewable Energy, 2025, vol. 256, DOI: 10.1016/j.renene.2025.124027.

15. Zubair M., Abbas G. Optimization of Bifacial PV Panels in a Residential Sector for Maximum Economic Benefits Based on Load Profile. – Energy Reports, 2025, vol. 13, pp. 5252–5265, DOI: 10.1016/j.egyr.2025.04.062.

16. RREDA. Interactive Map of the Renewable Energy Industry [Electron. resource], URL: https://rreda.ru/industry/imap/ (Accessed on 20.10.2025).

17. NASA POWER [Electron. resource], URL: https://power.larc.nasa.gov/parameters/ (Accessed on 14.06.2025).

18. Ishaque K., Salam Z. A Comprehensive MATLAB Simulink PV System Simulator with Partial Shading Capability Based on Two-Diode Model. – Solar Energy, 2011, vol. 85, No. 9, pp. 2217–2227, DOI: 10.1016/j.solener.2011.06.008.

19. Fahim S.R. et al. A Comprehensive Review of Photovoltaic Modules Models and Algorithms Used in Parameter Extraction. – Energies, 2022, vol. 15, No. 23, DOI: 10.3390/en15238941.

20. European Commission. PVGIS Photovoltaic Geographical Information System [Electron. resource], URL: https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/fr/ (Accessed on 20.10.2025).

21. Osama A., Tina G.M., Gagliano A. Thermal Models for Mono/Bifacial Modules in Ground/Floating Photovoltaic Systems: A Review. – Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2025, vol. 216, DOI: 10.1016/j.rser.2025.115627.

22. Grigor’ev A.S. et al. Al’ternativnaya energetika i ekologiya – in Russ. (Alternative Energy and Ecology), 2011, № 12, pp. 39–48.

23. Skoplaki E., Palyvos J.A. On the Temperature Dependence of Photovoltaic Module Electrical Performance: A Review of Efficiency/Power Correlations. – Solar Energy, 2009, vol. 83, No. 5, pp. 614–624, DOI: 10.1016/j.solener.2008.10.008.

24. Kirpichnikova I.M., Mahsumov I.B. Vestnik PNIPU. Elektro-tekhnika, informatsionnye tekhnologii, sistemy upravleniya – in Russ. (Bulletin of PNRPU. Electrical Engineering, Information Technology, Control Systems), 2020, № 34, pp. 56–74.

25. Aliev V.D., Volkov A.S. Yunyy uchenyy – in Russ. (Young Scientist), 2022, No. 4 (56), pp. 91–93. [Electron. resource], URL: https://moluch.ru/young/archive/56/2966 (Accessed on 05.11.2025)

Загрузки

Опубликован

2026-03-15

Выпуск

№ 3 (2026): Выпуск № 3

Раздел

Статьи