我們都知道，在光伏電站的設(shè)計(jì)中，太陽(yáng)能板支架的放置有兩種設(shè)計(jì)方案： 豎向布置和橫向布局。下圖左邊為豎向布局，有圖為橫向布局。讓我們來(lái)看一下這兩種方式的區(qū)別。
從圖中我們可以看到：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(guò)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! 作為世界領(lǐng)先的光伏支架廠家，憑著多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，今天晨科太陽(yáng)能逐步說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。
1、前后遮擋造成電站電量損失
在電站設(shè)計(jì)過(guò)程中，太陽(yáng)能板支架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(yáng)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(lái)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，增加單位面積裝機(jī)容量，在早晚前后必然會(huì)有遮擋，造成發(fā)電量損失。 這點(diǎn)，在屋頂分布式光伏中表現(xiàn)尤為突出。
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(yáng)電池組件，將被當(dāng)作負(fù)載消耗其他有光照的太陽(yáng)電池組件所產(chǎn)生的能量，被遮蔽的太陽(yáng)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(yáng)電池。有光照的太陽(yáng)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(yáng)電池由于熱斑效應(yīng)而遭受破壞，最好在太陽(yáng)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(yáng)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(wèn)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： 普通光伏組件都安裝了3路旁路二極管。
3、二極管對(duì)縱向遮擋和橫向遮擋時(shí)的影響。
當(dāng)光伏支架縱向排布時(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)?，可以避免被遮擋電池消耗未被遮擋電池串產(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(shuō)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：
在光伏電站中太陽(yáng)能板支架采用橫向排布，可以減少陰影遮擋造成的發(fā)電量損失。為了更好的說(shuō)明這一問(wèn)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(lái)說(shuō)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。
4、小結(jié)
組件采用橫向、豎向布置，收到遮擋后的發(fā)電量降低如下圖所示。
太陽(yáng)能板支架采用橫向布局時(shí)，優(yōu)點(diǎn)是被遮擋組件仍然可保證組件的發(fā)電量，缺點(diǎn)是安裝的速度相較于豎向布局時(shí)慢，也增加了光伏支架的投資。且灰塵均易在組件的下邊緣附件積累，橫排安裝的灰塵積累量大。當(dāng)組件豎向布局時(shí)，縱向布置安裝方便、投資較少。缺點(diǎn)是遮擋造成發(fā)電量損失大。投資商可以根據(jù)自己項(xiàng)目情況進(jìn)行選擇。
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