什么是組件橫排、豎排?

 

這篇文章教你弄懂組件橫排、豎排是怎么回事?哪個(gè)發(fā)電量誰(shuí)更高?誰(shuí)更能節(jié)省成本?

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組件橫排比豎排對(duì)占地和支架用量多?

 

1、橫排、豎排占地面積比較

 

有人說(shuō)組件橫排比豎排占地多,我們來(lái)研究一下,組件占地是在一定傾角的條件前排組件不遮擋后排(通常按冬至日真太陽(yáng)時(shí)9:00-15:00前排不遮擋后排)。那么只要組件容量一定,傾角一定,組件橫排與豎排占地一樣多,利用簡(jiǎn)單的平行四邊形就可計(jì)算得出。所謂的組件橫排之后支架變高,陣列間距加大,只是中間視覺(jué)過(guò)程,實(shí)際占地幾乎一樣。

 

我們以30°傾角,3.0的影子倍率,40塊尺寸為1650*992的組件,組件與組件間隔0.01米為例,實(shí)際計(jì)算占地面積。組件橫排為南北方向橫排4塊,東西方向10塊;組件豎排為南北方向豎向2塊,東西方向20塊。

 

由圖3可計(jì)算,組件橫排占地156.925平米;由圖4可計(jì)算,組件豎排2×20占地156.875平米;由圖5可計(jì)算,組件豎排2×10豎排2個(gè)陣列占地面積為157.580平米。所以,組件橫排豎排占地幾乎一致。

 

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2、橫排豎排支架用鋼量比較
支架用鋼量理論上一樣。支架是將組件固定在上面,并支撐組件自重、抗風(fēng)雪載荷等的結(jié)構(gòu)。在同一地區(qū)風(fēng)雪載荷固定,組件傾角一致的條件下,被用支架來(lái)支撐的組件數(shù)量一定前提下,支架用鋼量是一樣的。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,組件橫排4排組件需要5根梁,可能橫排用鋼量稍多一點(diǎn),但其南北方向檁條用量會(huì)少,經(jīng)部分設(shè)計(jì)院專家優(yōu)化,實(shí)際應(yīng)用中組件橫排與豎排用鋼量幾乎一致。

 

3、橫排豎排安裝難度
橫排安裝難度稍大。組件橫排后,支架高度通常會(huì)比豎排稍高,且在南北方向需要裝4排組件,難度稍大。但隨著近些年光伏業(yè)的發(fā)展,組件安裝隊(duì)經(jīng)驗(yàn)越來(lái)越豐富,并制作了各種組件安裝輔助機(jī)構(gòu),可適應(yīng)各種支架高度和形式,支架安裝難度并不是阻礙組件橫排普及的制約因素。

 

組件安裝造價(jià)約占光伏電站總投資的1‰,即使橫排比豎排安裝造價(jià)提高10%,也僅會(huì)增加造價(jià)的萬(wàn)分之一,相比于發(fā)電量的增量,至少相差一個(gè)數(shù)量級(jí)。

 

4、橫排豎排隱性收益
陣列間距加大,運(yùn)營(yíng)方便

 

橫排支架增高,安裝難度稍增,現(xiàn)在它的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)出來(lái)了。在緯度較小或支架傾角小的地區(qū),我們會(huì)發(fā)現(xiàn)陣列間距較小,組件清洗時(shí),稍大一點(diǎn)的車輛很難通過(guò)。另外,在光伏與農(nóng)業(yè)等其他形式結(jié)合的電站,陣列間距小,農(nóng)業(yè)作業(yè)或其他作業(yè)時(shí)非常不方便。

 

在相同影子倍率條件下,支架越高,陣列間距越大,橫排時(shí)支架稍高,陣列間距也相應(yīng)增大,間距即可應(yīng)用。

 

光伏專用纜用量減小

 

另外,組件橫排4排可安裝2個(gè)組串,光伏專用纜U型串線后,直流側(cè)更集中,如圖6所示,每個(gè)組串的電纜利用組件自帶正負(fù)極線即可完成,1×4mm2電纜用量會(huì)減小,線損也會(huì)相應(yīng)降低。而組件豎排時(shí),如圖7所示,需要另接兩根電纜到匯流箱,線纜用量增大,線損也加大。

 

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有的朋友問(wèn)豎排為什么不接2串呢?為保證組件正負(fù)極在同一側(cè),通常采用2排組件U型串線,只接1串。否則,每個(gè)組串都會(huì)多用一個(gè)陣列長(zhǎng)度的光伏專用電纜,增大初始投資和運(yùn)行線損。

 

組件橫排比豎排發(fā)電量高?

 

組件排布是由組件構(gòu)成決定的。我們先來(lái)看看組件的組合原理,如圖8所示,以通常的60片電池片組件為例,由60片電池片串聯(lián)而成,每20片加裝1個(gè)旁路二極管,且電池片串聯(lián)方向基本是東西方向U型回路。

 

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組件電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)決定了組件抗遮擋能力的不同。因?yàn)檎趽跻钥拷孛婢佣啵覀円钥拷孛娴?排電池片被遮擋為例,說(shuō)明遮擋對(duì)發(fā)電性能的影響。

圖9遮擋一塊組件最下邊兩排電池片,橫向排布時(shí),最下邊的旁路二極管導(dǎo)通,上邊2排電池片繼續(xù)有功率輸出。

 

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圖10遮擋一塊組件最下邊兩排電池片,豎向排布時(shí),組件中的每一路均有電池片被遮擋,電路斷路,3排電池片均無(wú)功率輸出。

 

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因?yàn)樘?yáng)每天都是從地平線升起,地平線落下,那么在支架不可能布臵的無(wú)限遠(yuǎn)的情況下,至少在太陽(yáng)起落時(shí),組件遮擋是存在的,這也從理論上證明了組件橫排抗遮擋能力更強(qiáng)。

 

什么情況用橫排?什么情況用豎排?

 

西北平坦地面電站

 

在相對(duì)平坦的地面電站,太陽(yáng)升起和落下的一段時(shí)間內(nèi),都會(huì)發(fā)生前排組件平行遮擋后排的情況,折合散射、反射等因素后,我們按早晚橫排比豎排少遮擋10分鐘估算。考慮到太陽(yáng)升起和落山時(shí),輻照度下降,按輸出功率是最大輸出功率的15%計(jì)算。對(duì)于一座年利用小時(shí)數(shù)1500小時(shí)的電站,橫排比豎排發(fā)電量多1.2%。

 

山地、坡地光伏電站

 

現(xiàn)在光伏電站與農(nóng)業(yè)、林業(yè)結(jié)合增多,不可避免的在山地、坡地等不平坦的地形建設(shè),那么復(fù)雜地形組件排布如何選擇呢?

 

對(duì)于利用山地南坡和北坡建設(shè)的電站,與平地類似,橫排優(yōu)于豎排;對(duì)于利用部分東坡和西坡建設(shè)的電站,太陽(yáng)早上升起時(shí),東坡首先照到太陽(yáng),西坡有遮擋,隨著太陽(yáng)逐漸升高并向南移動(dòng),西坡逐漸照到太陽(yáng),東坡有遮擋,可以看出遮擋仍大致與組件長(zhǎng)邊平行。太陽(yáng)在南北回歸線之間移動(dòng),加之我國(guó)大部分建光伏電站的地區(qū)在北回歸線以北,所以定性的角度講,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。

 

分布式屋頂 周邊有遮擋時(shí)

 

對(duì)于安裝于房頂?shù)?a href="http://www.bjwzyunyu.cn/tag/tag.php?itemid=3606" target="_blank">分布式光伏電站,如果是空曠無(wú)遮擋且有傾角安裝時(shí),與地面電站相同。對(duì)于有電線桿或天線等豎向遮擋,且無(wú)法避開(kāi)時(shí),如果是遮擋物較多可考慮豎排安裝。如果是豎向遮擋只是極個(gè)別現(xiàn)象時(shí),對(duì)于有傾角安裝的電站,我們?nèi)酝扑]橫排安裝。因?yàn)?,橫排安裝不僅能提高發(fā)電量,而且一般屋頂分布式電站傾角較小,組件過(guò)道就很窄,不利于檢修、清洗等,如果組件橫排,可安裝多塊組件,支架變大,過(guò)道就變大,更便于檢修(占地面積并不增大)。

 

組串式、集散式逆變器多路MPPT跟蹤時(shí)候(橫安2串,豎安1串)

 

對(duì)于組串式、集散式逆變器多路MPPT的情況,組件橫排也有其特有優(yōu)勢(shì)。因?yàn)榻M件橫排時(shí),通常在南北方向上布臵4排,如圖6所示,這樣每個(gè)支架即可設(shè)計(jì)2串,可將每個(gè)支架最上面一串接到同一MPPT中,在下面一排遮擋時(shí),上面仍可發(fā)電,這樣理論上可更有效提供發(fā)電量效率。而組件豎排時(shí),如圖7所示,通常在南北方向上布臵2排,這2排接到同一個(gè)組串中,沒(méi)有橫排時(shí)2個(gè)獨(dú)立組串的優(yōu)勢(shì)。

 

綜上,對(duì)于組串式、集散式多路MPPT逆變器的電站,組件橫排優(yōu)勢(shì)大于豎排。

 

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