萊比錫應(yīng)用技術(shù)大學(xué)的科學(xué)家們研究了在德國能源市場大規(guī)模部署西東向垂直光伏系統(tǒng)的潛在影響。他們發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的地面光伏電站相比，這種裝置可以在穩(wěn)定國家電網(wǎng)方面產(chǎn)生有益影響，同時可與農(nóng)業(yè)活動進行更大整合。

研究人員使用了由丹麥奧爾堡大學(xué)開發(fā)的EnergyPLAN模型，它通常被用來模擬國家能源體系包括電力、供暖、制冷、工業(yè)和運輸部門的逐小時運行情況。該研究有助于預(yù)測到2030年德國能源體系如果部署更多垂直光伏系統(tǒng)會是何種場景。

“我們僅系統(tǒng)地改變了兩個參數(shù)：首先，不同光伏型號的裝機功率份額，”學(xué)者們說，并指出沒有考慮太陽能跟蹤器。“其次，考慮了兩種場景——集成或是不集成大規(guī)模儲能。”

對于傳統(tǒng)的地面安裝系統(tǒng)，科學(xué)家們考慮采用20度傾斜角和平均1020Wh/W的估計發(fā)電量。對于西東向的雙面垂直系統(tǒng)，他們假設(shè)雙面性系數(shù)為90%，年發(fā)電量為999Wh/W，而對于南北向的垂直系統(tǒng)，年發(fā)電量則設(shè)為926Wh/W。

他們說：“在我們的模型中，2030年電力需求增加到1214TWh/a，主要依據(jù)對節(jié)能和燃料轉(zhuǎn)型的假設(shè)。最大的不確定因素是建筑和工業(yè)的供熱。”

他們還考慮到了雙面面板成本較高，以及垂直安裝的單位面積可安裝功率因遮陽效應(yīng)而降低，因為組件行距通常在8米至12米之間，這反過來又增加了布線成本。

他們說：“土地本身的額外成本必須分?jǐn)偟奖Ａ袅宿r(nóng)業(yè)土地用途或因促進生物多樣性而帶來的效益上。”

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，垂直光伏系統(tǒng)可以將太陽能產(chǎn)量轉(zhuǎn)移到電力需求較高的時段，在冬季有更多的電力供應(yīng)，從而減少太陽能削減。

他們說：“如果將1TW充放電功率和1TWh容量的電力儲能納入能源體系模型，那么在70%垂直東西向和30%傾斜南向組件的情況下，效果會降低到二氧化碳節(jié)省量達210Mt/a。最后，雖然實現(xiàn)70%的垂直電站比率可能不盡現(xiàn)實，但即使更低的比率也能產(chǎn)生有益的影響。”

他們在《智能能源》雜志上發(fā)表的《將垂直太陽能發(fā)電站納入德國未來能源體系》中闡述了他們的結(jié)論。他們總結(jié)說：“本文的意圖絕不是建議未來所有的公用事業(yè)光伏系統(tǒng)采用垂直安裝。而是提出了一種用垂直光伏系統(tǒng)支持整個能源體系的新機會。”