光伏組件豎向、橫向布置對(duì)發(fā)電量的影響分析

　　在光伏電站的設(shè)計(jì)中，光伏組件的放置有兩種設(shè)計(jì)方案：

　　方案一：豎向布置，如下圖所示。

　　圖1：光伏組件豎向布置的光伏電站

　　方案二：橫向布置，如下圖。

　　豎向布置安裝方便，橫向布置時(shí)，最上面的一塊安裝比較費(fèi)勁！這就影響了施工進(jìn)度。

　　經(jīng)過與業(yè)內(nèi)的多位專家探討之后，發(fā)現(xiàn)一橫、一豎，對(duì)發(fā)電量的影響太大了！逐步說明這個(gè)問題。

　　1、前后遮擋造成電站電量損失

　　在電站設(shè)計(jì)過程中，陣列間距是非常重要的一個(gè)參數(shù)。由于土地面積的限制，陣列間距一般只考慮冬至日6個(gè)小時(shí)不遮擋。然而，6小時(shí)之外，太陽能輻照度仍是足以發(fā)電的。從本人獲得的光伏電站的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來看，大部分電站冬至日的發(fā)電時(shí)間在7小時(shí)以上，在西部甚至可以達(dá)到9個(gè)小時(shí)。（一個(gè)簡(jiǎn)單的判別方法，日照時(shí)數(shù)是輻射強(qiáng)度≥120W/m2的時(shí)間長(zhǎng)度，而輻射強(qiáng)度≥50W/m2時(shí)，逆變器就可以向電網(wǎng)供電。因此，當(dāng)12月份的日照時(shí)數(shù)在6h以上時(shí)，發(fā)電時(shí)間肯定大于6h。）

　　結(jié)論1：我們?yōu)榱藴p少占地面積，在早晚前后光伏方陣必然會(huì)有遮擋，造成發(fā)電量損失。

　　2、光伏組件都有旁路二極管

　　熱斑效應(yīng)：一串聯(lián)支路中被遮蔽的太陽電池組件，將被當(dāng)作負(fù)載消耗其他有光照的太陽電池組件所產(chǎn)生的能量，被遮蔽的太陽電池組件此時(shí)會(huì)發(fā)熱，這就是熱斑效應(yīng)。

　　這種效應(yīng)能嚴(yán)重的破壞太陽電池。有光照的太陽電池所產(chǎn)生的部分能量，都可能被遮蔽的電池所消耗。為了防止太陽電池由于熱斑效應(yīng)而遭受破壞，最好在太陽電池組件的正負(fù)極間并聯(lián)一個(gè)旁路二極管，以避免光照組件所產(chǎn)生的能量被受遮蔽的組件所消耗。因此，旁路二極管的作用就是：當(dāng)電池片出現(xiàn)熱斑效應(yīng)不能發(fā)電時(shí)，起旁路作用，讓其它電池片所產(chǎn)生的電流從二極管流出，使太陽能發(fā)電系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)電，不會(huì)因?yàn)槟骋黄姵仄霈F(xiàn)問題而產(chǎn)生發(fā)電電路不通的情況。

　　上一張60片的光伏組件的電路結(jié)構(gòu)圖。

　　結(jié)論2：光伏組件式需要旁路二極管的。

　　3、二極管在縱向遮擋和橫向遮擋時(shí)的作用

　　圖4：縱向布置時(shí)被遮擋的圖

　　當(dāng)組件縱向排布時(shí)，陰影會(huì)同時(shí)遮擋3個(gè)電池串，3個(gè)二極管若全部正向?qū)?，則組件沒有功率輸出，3個(gè)二極管若沒有全部正向?qū)?，則組件產(chǎn)生的功率會(huì)全部被遮擋電池消耗，組件也沒有功率輸出。

　　當(dāng)組件橫向排布時(shí)，陰影只遮擋1個(gè)電池串，被遮擋電池串對(duì)應(yīng)的旁路二極管會(huì)承受正壓而導(dǎo)通，這時(shí)被遮擋電池串產(chǎn)生的功率全部被遮擋電池消耗，同時(shí)二極管正向?qū)ǎ梢员苊獗徽趽蹼姵叵奈幢徽趽蹼姵卮a(chǎn)生的功率，另外2個(gè)電池串可以正常輸出功率。

　　結(jié)論3：縱向遮擋，3串都受影響，3串的輸出功率都降低；橫向遮擋，只有1串受影響，另外2串正常工作。

　　標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件（即溫度25℃，光譜分布AM1.5，輻照強(qiáng)度是1000W/m2，）下，未遮擋、縱向遮擋、橫向遮擋的輸出功率圖：

　　圖6 ：組件未被遮擋時(shí)的輸出功率如下圖

　　圖7：縱向遮擋（圖4遮擋方式）時(shí)組件的輸出功率如下圖

　　圖8 ：橫向遮擋（圖5遮擋方式）時(shí)組件的輸出功率如下圖

　　從圖中可以看到，組件橫向遮擋電池片時(shí)，組件的輸出功率約為正常輸出功率的2/3，說明二極管導(dǎo)通，起到保護(hù)作用，組件縱向遮擋電池片時(shí)，組件幾乎沒有功率輸出，測(cè)試結(jié)果與理論一致。

　　結(jié)論4：在光伏電站中組件采用橫向排布，可以減少陰影遮擋造成的發(fā)電量損失。

　　為了更好的說明這一問題，借用網(wǎng)友“李京大明”的一組實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)來說明。

　　采用了下面7種不同的遮擋方式。

　　這7種遮擋方式中，方案2和方案6、方案3和方案7的遮擋量基本相同。那他們的輸出功率呢？看下表。

　　可以看出，方案6的輸出功率遠(yuǎn)大于方案2，方案7的輸出功率遠(yuǎn)大于方案3?？v向安裝陰影遮擋后，二極管全部導(dǎo)通，在這種情況下，組件的電流是很低，小于1A；橫向安裝陰影遮擋后，僅有一個(gè)二極管導(dǎo)通，其余兩個(gè)是正常的，所以功率降低不大。

　　3、小結(jié)

　　組件采用橫向、豎向布置的優(yōu)缺點(diǎn)如下表。