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組件橫排豎排發(fā)電量到底差多少

光伏產(chǎn)業(yè)網(wǎng)訊 發(fā)布日期:2018-05-24
核心提示: 在光伏電站中,組件橫向排布還是豎向排布算是一個老生常談的問題了。在過去也有過不少文章對此進(jìn)行過介紹:根據(jù)組件旁路二級管設(shè)置的特點(diǎn),當(dāng)部分組件被前排組件遮擋時,組件橫向布置相對于組件豎向布置,能夠保留更多的發(fā)電能力。
   在光伏電站中,組件橫向排布還是豎向排布算是一個老生常談的問題了。在過去也有過不少文章對此進(jìn)行過介紹:根據(jù)組件旁路二級管設(shè)置的特點(diǎn),當(dāng)部分組件被前排組件遮擋時,組件橫向布置相對于組件豎向布置,能夠保留更多的發(fā)電能力。如圖1所示,橫向布置的組件最下面一排電池片受到遮擋后,由于旁路二極管的存在,對于這個電池組件來說受影響的電池片只有最下面的回路中的20片,而上面兩個回路中的40片不受影響;而豎向布置的組件在這種情況下,所有電池片都受到影響。

  組件橫排豎排發(fā)電量到底差多少
 
  ▲圖1組件結(jié)構(gòu)及遮擋示意
  
  那么在知道這種現(xiàn)象以后,我們會希望進(jìn)一步知道,這種影響的差異到底有多大。參考以往網(wǎng)上的文章中,有人做過實(shí)驗(yàn),在同樣遮擋比例下,橫向布置的組件損失約20%功率時,豎向布置的組件損失已經(jīng)超過90%接近于100%。
  
  從這個結(jié)果來看,兩種方案的差異是非常大的,但這個實(shí)驗(yàn)只是針對于局部時間點(diǎn)而言。而我們更希望知道的是這種差異對于整個光伏電站而言,一年的發(fā)電量影響有多少??紤]到實(shí)際發(fā)生前后排遮擋的時間都在輻射量較低的時間,同時從局部遮擋到全部遮擋這個過程也不會持續(xù)太長時間,因此可以肯定,實(shí)際的發(fā)電量差異應(yīng)該不會太大。不過要找兩個外部條件接近,同時一個采用組件橫排、一個采用組件豎排布置的光伏系統(tǒng)做一年的試驗(yàn)也不太現(xiàn)實(shí),因此考慮采用光伏系統(tǒng)模擬這個較為容易實(shí)現(xiàn)的方式進(jìn)行比較。
  
  光伏系統(tǒng)的模擬采用PVsyst軟件進(jìn)行,假設(shè)項(xiàng)目地為北京,以系統(tǒng)中的一臺50kW組串式逆變器及其接入的組件串為觀察對象,該組串式逆變器連接8個組件串,每個組件串聯(lián)22塊。
  
  采用35°安裝傾角,每個光伏支架安裝兩個組串,共44塊組件,分別采用橫排布置和豎排布置兩種方案:橫排布置采用4×11布置,豎排布置采用2×22布置。南北間距均根據(jù)GB50797-2012中的公式進(jìn)行計算,不進(jìn)行放大或縮小。
  
  在PVsyst中進(jìn)行三維建模,模型如圖2所示:
 
  組件橫排豎排發(fā)電量到底差多少
  ▲圖2PVsyst模型
  
  圖中藍(lán)色的為本次所要研究對比的光伏組件安裝區(qū)域,共4個支架8個組串;紅色區(qū)域表示其周邊的其他光伏陣列,這些陣列只作為遮擋物,而不接收輻射。組件橫排布置和豎排布置的模型尺寸和南北間距不同,其他結(jié)構(gòu)相同。
  
  要模擬組件的橫排和豎排布置,就需要將模擬精確到組件的三個旁路二極管,所以在建模時必須要在PVsyst進(jìn)行Modulelayout的設(shè)置。
  
  在Modulelayout中分別采用兩種方案:4×11組件橫排布置(如圖3)和2×22組件豎排布置(如圖4),由于采用的是組串式逆變器,為了公平起見,兩種方案均采用上下分列的串聯(lián)方式,同時將上面的組串接入同一路MPPT,而下面的組串接入另一路MPPT。
 
  組件橫排豎排發(fā)電量到底差多少
  ▲圖34×11組件橫排布置及組串劃分
 
  組件橫排豎排發(fā)電量到底差多少
  ▲圖42×22組件豎排布置及組串劃分
  
  設(shè)置完成后進(jìn)行陰影模擬,計算發(fā)電量,在最后計算結(jié)果中取光伏陣列的輸出功率作為比較對象,其輸出結(jié)果如下:
 
  組件橫排豎排發(fā)電量到底差多少
  ▼表1光伏陣列出口處各月及年總電流對比表(單位kWh)
  
  從表格可以看出,夏季月份兩者差異很小,冬季月份差異略大一些,但總體差異并不大,兩者的年總量相比相差了0.24%。
  
  從模擬結(jié)果來看,組件橫排和豎排布置確實(shí)會產(chǎn)生一定的發(fā)電量差異,但在外部條件相同的情況下,兩者的差異并不大。所以在方案優(yōu)化時,如果條件允許,可以選擇橫排布置;但如果有其他因素限制,比如支架、地形等等,則不必強(qiáng)求于橫排布置。
  
  以上的模擬當(dāng)然也可以用在一些其他的地方,比如組串上下分列和組串左右分列有多大區(qū)別等等。
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