固定式光伏陣列的排列布置研究

朱 琳

云南省電力設計院，云南昆明 650051

0 引言

隨著全球經濟的快速發展，人類對能源的需求明顯增加，而地球上可利用的常規能源是有限的。同時，隨著人類活動的加劇，自然生態環境卻在不斷惡化。因此，目前世界各國都已經把開發新能源和利用可再生能源作為未來能源發展的方向。光伏發電是新能源中技術最成熟、最具規模開發條件和商業化發展前景的發電方式之一，因此受到了世界各國的重視。

隨著國內光伏產業規模的擴大和技術的提升，光伏發電成本正在逐步下降，但相對于常規能源，光伏發電的成本還是偏高，如何進一步降低成本，實現平價上網是光伏產業技術人員的重點研究內容。因此，本文對固定式光伏陣列的排列布置方式進行了分析，以期使工程在較低工程造價下達到最大發電量，獲得最佳經濟效益。

1 光伏陣列布置設計

1）太陽電池陣列間距的設計計算

太陽電池方陣陣列間距計算，應按太陽高度角最低時的冬至日仍保證組件上日照時間有6 小時的日照考慮。

2）單組支架電池組串的排列設計

對于大型光伏電站，光伏陣列南北間距不是無限大，當太陽高度角很小的時候，即早上和傍晚時候，陣列會不可避免的相互遮擋，必定會影響陣列的發電量。組件的排布方式不同，遮擋對光伏陣列的發電影響也會不同，固定安裝的組件的排布方式有兩種，即縱向排布和橫向排布兩種方式。每個晶體硅太陽能電池組串支架的縱向為4 排、每排9 塊組件，即：每組支架上安裝36 塊晶體硅太陽電池組件，滿足2 個組串。下面對不同排布方式的組件進行陰影遮擋試驗，研究陰影遮擋對發電量影響的差異。當組件縱向排布時，陰影同時遮擋2 個組串，當組件橫向排布時，開始時陰影只遮擋單個組串。

圖1 是標準測試條件（即溫度25℃，光譜分布AM1.5，輻照強度是1000W/m2）下組件未被遮擋時的輸出功率，圖2 和圖3 是標準測試條件下組件縱向布置和橫向布置被遮擋組件的輸出功率。

圖1 未遮擋時組件的功率曲線圖

圖2 縱向布置時被遮擋組件的功率曲線圖

圖3 橫向布置時被遮擋組件的功率曲線

從圖中可以看到，組件橫向布置被遮擋時，組件的輸出功率約為正常輸出功率的2/3，說明二極管導通，起到保護作用，組件縱向布置被遮擋時，組件幾乎沒有功率輸出，測試結果和理論分析相符。由此可以在光伏電站中組件采用橫向排布，可以減少陰影遮擋造成的發電量損失。此外，采用縱向布置東西向支架長度比橫向布置長出約半米，由于山地光伏東西向地勢起伏較大，不宜采用東西向較長的支架，因此橫向布置更加有利山地光伏的布置。

但在工程實際應用中，還需結合工程造價進行布置方式的選擇。組件豎排布置，支架東西向少一根梁，南北向每根梁都比橫排布置短，總的用鋼量豎排布置比橫豎排布置少，且電纜用量橫排比豎排布置要省。橫排布置的工程造價比豎排布置高，在某些太陽能資源較差的地域，工程造價的增加，遠遠大于發電量減少所帶來的損失。因此，最終布置方式應根據工程的不同特性進行選擇。

2 結論

太陽能作為可再生能源，受到了世界各國的關注。光伏發電成為近年來發展最快的能源，在電網中的比重越來越大。

在大型光伏電站中，光伏陣列的間距會決定陰影遮擋對發電量的影響，在進行設計時，應參考設計準則，并針對場址的光資源的具體情況確定合理的間距；組件的排布方式對陰影遮擋時組件的發電量產生影響，根據理論分析和實際的測試結果，光伏電站中組件采用橫向排布可以減少陰影遮擋時發電量損失，但橫向布置會帶來工程造價的提高。因此，最終布置方式應根據工程的不同特性進行選擇，工程在較低工程造價下達到最大發電量，獲得最佳經濟效益。

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[2]顧菊明.固定式光伏陣列組件排列方式的研究.華電技術，2012，34(S1).

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