光伏组件横向竖向发电量对比分析

光伏组件竖向、横向布置不同，发电量差异大 在光伏电站的设计中，光伏组件的放置有两种设计方案方案一竖向布置，如下图。图 1 光伏组件竖向布置的光伏电站方案二横向布置，如下图。图 2 光伏组件横向布置的光伏电站根据我的了解，目前竖向布置的电站会更多一些。主要原因是，竖向布置安装方便，横向布置时，最上面的一块安装比较费劲这就影响了施工进度。经过与业内的多位专家探讨之后，发现一横、一竖，对发电量的影响太大了逐步说明这个问题。1、前后遮挡造成电站电量损失在电站设计过程中， 阵列间距是非常重要的一个参数。 由于土地面积的限制，阵列间距一般只考虑冬至日 6 个小时不遮挡。然而， 6小时之外， 太阳能辐照度仍是足以发电的。 从本人获得的光伏电站的实测数据来看， 大部分电站冬至日的发电时间在 7 小时以上， 在西部甚至可以达到 9 个小时。 （一个简单的判别方法，日照时数是辐射强度 ≥ 120W/m 2 的时间长度，而辐射强度 ≥ 50W/m 2 时，逆变器就可以向电网供电。因此，当 12 月份的日照时数在 6h 以上时，发电时间肯定大于 6h。 ）结论 1我们为了减少占地面积，在早晚前后光伏方阵必然会有遮挡，造成发电量损失。2、光伏组件都有旁路二极管热斑效应 一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件， 将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量， 被遮蔽的太阳电池组件此时会发热，这就是热斑效应。这种效应能严重的破坏太阳电池。 有光照的太阳电池所产生的部分能量， 都可能被遮蔽的电池所消耗。 为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏， 最好在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。 因此， 旁路二极管的作用就是当电池片出现热斑效应不能发电时，起旁路作用，让其它电池片所产生的电流从二极管流出， 使太阳能发电系统继续发电，不会因为某一片电池片出现问题而产生发电电路不通的情况。上一张 60 片的光伏组件的电路结构图。图 3 光伏组件的电路结构图结论 2光伏组件式需要旁路二极管的。3、二极管在纵向遮挡和横向遮挡时的作用图 4 纵向布置时被遮挡的图图 5 横向布置时被遮挡的图当组件纵向排布时，阴影会同时遮挡 3 个电池串， 3 个二极管若全部正向导通，则组件没有功率输出， 3 个二极管若没有全部正向导通， 则组件产生的功率会全部被遮挡电池消耗， 组件也没有功率输出。当组件横向排布时， 阴影只遮挡 1 个电池串， 被遮挡电池串对应的旁路二极管会承受正压而导通， 这时被遮挡电池串产生的功率全部被遮挡电池消耗， 同时二极管正向导通， 可以避免被遮挡电池消耗未被遮挡电池串产生的功率，另外 2 个电池串可以正常输出功率。结论 3纵向遮挡， 3 串都受影响， 3 串的输出功率都降低；横向遮挡，只有 1 串受影响，另外 2 串正常工作。标准测试条件（即温度 25℃，光谱分布 AM1.5 ，辐照强度是1000W/m2 ， ）下，未遮挡、纵向遮挡、横向遮挡的输出功率图图 6 组件未被遮挡时的输出功率图图 7 纵向遮挡（图 4 遮挡方式）时组件的输出功率图图 8 横向遮挡（图 5 遮挡方式）时组件的输出功率图从图中可以看到， 组件横向遮挡电池片时， 组件的输出功率约为正常输出功率的 2/3，说明二极管导通，起到保护作用，组件纵向遮挡电池片时，组件几乎没有功率输出，测试结果与理论一致。结论 4在光伏电站中组件采用横向排布，可以减少阴影遮挡造成的发电量损失。为了更好的说明这一问题， 借用网友 “ 李京大明 ” 的一组实验实测的数据来说明。采用了下面 7 种不同的遮挡方式。这 7 种遮挡方式中，方案 2 和方案 6、方案 3 和方案 7 的遮挡量基本相同。那他们的输出功率呢看下表。方式 1 2 3 4 5 6 7 Voc 34.62 24.55 34.06 34 33.11 34.49 33.5 Isc 5.88 3.45 0.47 0.33 0.28 5.8 5.2 P 204 85 16 11 9 200 174 可以看出，方案 6 的输出功率远大于方案 2，方案 7 的输出功率远大于方案 3。纵向安装阴影遮挡后，二极管全部导通，在这种情况下，组件的电流是很低，小于 1A；横向安装阴影遮挡后，仅有一个二极管导通，其余两个是正常的，所以功率降低不大。