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光伏电站不同形式的组件排布 哪种收益更高?

时间:2019-01-28来源:聚光新能

  在光伏系统里组件排布的设计非常重要,好的组件排布对整体安装容量、安装难易程度、长期发电量及保障投资收益,都有不少区别,小编今天探讨的话题就是不同安装形式的组件排布哪种收益更高。

  一般来说,常见的排布形式主要分为以下四种(PS:不考虑单轴及跟踪支架):

  竖向单排

  横向单排

  竖向多排

  横向多排

  图1:多种组件的排布方式

  一、分析依据—组件的结构

  1-1以60片电池片组件为例

  图1:光伏板结构

  以60片电池片为例,实际上就是3组电池片并联,每组20块电池板串联接一个旁路二极管,二极管可以防止热斑,在一串被遮挡的时候对其他两串没有影响。根据组件特性,来分析不同遮挡下的出力情况。

  1-2不同遮挡情况下组件出力情况

  

 

  图2 遮挡实验

  二、横排VS竖排

  从占地面积、支架用量、安装、发电量四个方面进行比较。

  (1)占地面积

图3:D2为单个阵列所占的前后排距离

  假设组件是1650*990mm的单晶280Wp(60片)的组件,组件安装倾角为θ,光线入射角为α,则D2=L*cosθ+L*sinθ*cotα。

  图4:竖向双排排布VS横向双排排布

  取θ=30°,α=45°。通过计算得到D2(竖排)≈4.51m,D2(横排)≈2.73m;

  通过比较单个支架单元的阵列总占地面积差别不大,但是在长度和宽度有较大差异,在实际项目要合理选择横排还是竖排。

  (2)支架用量

  对两种方式的安装进行对比

  图5:竖向双排排布图

  

 

  注:①以上仅提供了一种斜支架的定量分析。通过比较:横向双排的用钢量要比竖向双排排布要略多一些,经优化后,实际应用中组件横排与竖排用钢量几乎一致,尤其是横向三排或四排VS竖向双排的对比;但水泥墩要多一些成本。

  ②倾角减小,可以减少支架用钢量(前后立柱及斜支撑)。

  (3)安装

  通常家用太阳能发电站中,光伏组件采用竖向双排布置、横向三排或四排布置,当横向布置时,最上面一块安装比较费劲。

  图6:横向四排组件排布

  (4)发电量

  4-1根据家用太阳能发电站设计原则,兼顾发电收益和安装容量,光伏阵列前后排间距应保证冬至日早上9:00到下午3:00太阳电池方阵不被遮挡;但是实际下午3:00之后还有部分可观的发电量。以5kW电站为例,如下图所示。

  图7:上海地区(冬至日,15:00之前发电量22.7度,当日发电量23.6度)

  

 

  图8:河北地区(冬至日,15:00之前发电量24.1度,当日发电量25.4度)

  4-2考虑到下午3点之后前后排有遮挡的情况

  图9:组件短板遮挡和长边遮挡特点

  通过比较:横排抗遮挡能力强于竖排。尤其是在山地、坡地等不规则地区,组件横排抗遮挡能力大于竖排。总体来讲,横排布置可以提高系统的发电量。

  三、单排VS多排

  

 

  图10:单排VS多排

  区别:①单排组件前后阵列净距离D1比较短,不利于运维。多排提供较宽的过道,便于检修。

图11:专业清洗车

  ②下午到某个时刻,单排组件前后排(除第一排)阴影遮挡比较严重,但是多排上部分组件不容易被遮挡,发电量更高!

  ③考虑到组件的防风等问题,多排对防风等级要求更高一些,电站更容易受到损害。

  图12:大风后的情景

  总结

  本文先简单介绍了组件的结构,然后通过占地面积、支架用量、安装难易度、发电量、运维等对比来分析横排和竖排、单排与多排的区别,旨在让大家找到更适合自己的组件排布。