光伏组件横竖向布置发电究竟有何异同?

简介:

光伏组件的布置关系着光伏电站发电量的多少,而横向和竖向放置的发电量对比大不相同。到底是什么原因呢?

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/m2的时间长度,而辐射强度≥50W/m2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,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7纵向遮挡(图4遮挡方式)时组件的输出功率

 

  图8横向遮挡(图5遮挡方式)时组件的输出功率

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。

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。

总结论:在早晚遮挡是不可避免的,横向布置发电量会比竖向布置高很多!安装费毕竟是小头,发电量好效益才好!所以,尤其是山地电站,尽量采用横向布置吧!科林光伏提醒您请根据您的实际现场情况并听取工程建设人员的建议进行施工安装,才更稳妥~~



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