不同形式的組件排布，哪種收益更高？

前言

在光伏系統(tǒng)里組件排布的設(shè)計(jì)非常重要，好的組件排布對整體安裝容量、安裝難易程度、長期發(fā)電量及保障投資收益，都有不少區(qū)別，小固今天探討的話題就是不同安裝形式的組件排布哪種收益更高。

一般來說，常見的排布形式主要分為以下四種（PS：不考慮單軸及跟蹤支架）：

l 豎向單排

l 橫向單排

l 豎向多排

l 橫向多排

圖1：多種組件的排布方式

一、分析依據(jù)—組件的結(jié)構(gòu)

1-1以60片電池片組件為例

圖1：光伏板結(jié)構(gòu)

以60片電池片為例，實(shí)際上就是3組電池片并聯(lián)，每組20塊電池板串聯(lián)接一個(gè)旁路二極管，二極管可以防止熱斑，在一串被遮擋的時(shí)候?qū)ζ渌麅纱疀]有影響。根據(jù)組件特性，來分析不同遮擋下的出力情況。

1-2不同遮擋情況下組件出力情況

圖2遮擋實(shí)驗(yàn)

二、橫排VS豎排

從占地面積、支架用量、安裝、發(fā)電量四個(gè)方面進(jìn)行比較。

（1）占地面積

圖3:D2為單個(gè)陣列所占的前后排距離

假設(shè)組件是1650*990mm的單晶280Wp（60片）的組件，組件安裝傾角為θ，光線入射角為α，則D2=L*cosθ+L*sinθ*cotα。

圖4：豎向雙排排布VS橫向雙排排布

取θ=30°，α=45°。通過計(jì)算得到D2(豎排)≈4.51m，D2（橫排）≈2.73m；

通過比較單個(gè)支架單元的陣列總占地面積差別不大，但是在長度和寬度有較大差異，在實(shí)際項(xiàng)目要合理選擇橫排還是豎排。

（2）支架用量

對兩種方式的安裝進(jìn)行對比

圖5：豎向雙排排布圖

注：①以上僅提供了一種斜支架的定量分析。通過比較：橫向雙排的用鋼量要比豎向雙排排布要略多一些，經(jīng)優(yōu)化后，實(shí)際應(yīng)用中組件橫排與豎排用鋼量幾乎一致，尤其是橫向三排或四排VS豎向雙排的對比；但水泥墩要多一些成本。

②傾角減小，可以減少支架用鋼量（前后立柱及斜支撐）。

（3）安裝

通常光伏電站中，光伏組件采用豎向雙排布置、橫向三排或四排布置，當(dāng)橫向布置時(shí)，最上面一塊安裝比較費(fèi)勁。

圖6：橫向四排組件排布

（4）發(fā)電量

4-1根據(jù)光伏電站設(shè)計(jì)原則，兼顧發(fā)電收益和安裝容量，光伏陣列前后排間距應(yīng)保證冬至日早上9:00到下午3:00太陽電池方陣不被遮擋；但是實(shí)際下午3:00之后還有部分可觀的發(fā)電量。以5kW電站為例，如下圖所示。

圖7：上海地區(qū)（冬至日，15:00之前發(fā)電量22.7度，當(dāng)日發(fā)電量23.6度）

圖8：河北地區(qū)（冬至日，15:00之前發(fā)電量24.1度，當(dāng)日發(fā)電量25.4度）

4-2考慮到下午3點(diǎn)之后前后排有遮擋的情況

圖9：組件短板遮擋和長邊遮擋特點(diǎn)

通過比較：橫排抗遮擋能力強(qiáng)于豎排。尤其是在山地、坡地等不規(guī)則地區(qū)，組件橫排抗遮擋能力大于豎排?？傮w來講，橫排布置可以提高系統(tǒng)的發(fā)電量。

三、單排VS多排

圖10：單排VS多排

區(qū)別：① 單排組件前后陣列凈距離D1比較短，不利于運(yùn)維。多排提供較寬的過道，便于檢修。

圖11：專業(yè)清洗車

② 下午到某個(gè)時(shí)刻，單排組件前后排（除第一排）陰影遮擋比較嚴(yán)重，但是多排上部分組件不容易被遮擋，發(fā)電量更高！

③ 考慮到組件的防風(fēng)等問題，多排對防風(fēng)等級要求更高一些，電站更容易受到損害。

圖12：大風(fēng)后的情景

總結(jié)

本文先簡單介紹了組件的結(jié)構(gòu)，然后通過占地面積、支架用量、安裝難易度、發(fā)電量、運(yùn)維等對比來分析橫排和豎排、單排與多排的區(qū)別，旨在讓大家找到更適合自己的組件排布。

限于作者的水平有限，本文難免有一些疏漏之處，歡迎大家留言指正！

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