光伏組件橫裝方法的優化

王芳 陳圣金 盧凱 陸川 吳星亮

摘 要：太陽能光伏發電作為一種新興的綠色能源已經得到了較為廣泛的應用，但由于光伏組件的一般安裝在建筑物的頂上向陽處，所以其安裝結構尤其要考慮到安裝難度、穩定、安全等性能。目前橫排安裝方式較豎排安裝方式存在壓塊數量多、安裝難度大、安裝支架高等問題，造成材料浪費。本文針對這一現狀，在不影響光伏支架穩定性和安全性的前提下，提供了新的橫裝方法，達到節省材料的目的。

關鍵詞：光伏；橫裝；優化

Abstract：Solar photovoltaic power has been widely used as a new type of green energy. However， since the photovoltaic components are generally installed towards the sun on the top of the building， the installation difficulty， stability， security and other properties of their installation structure of must be taken into account in particular. At present， the horizontal installation method compared with the vertical installation method uses more bulks ， more difficult to install， and larger installion heigh which causes material waste. In view of the present situation， this paper provides a new method of guaranting g the stability and safety of the photovoltaic stent as well as saving material.

Keywords：Photovoltaic；Horizontal Installation；Optimization

中圖分類號：TM615 文獻標志碼：A

0 引言

隨著經濟的增長，全球各國都面臨能源缺乏和環境問題。現階段能源的來源以化石能源居多，但其儲能有限，最終將消耗殆盡，而太陽能能滿足能源需求和環境要求，因此太陽能勢必能為未來重要的戰略新能源。而我國的光伏制造業在技術上和成本上都具備了領先優勢，隨著光伏電池制造技術的不斷完善，生產成本的降低和光電轉換效率等技術指標的不斷提升，太陽能將成為未來能源結構的主導，目前光伏發電系統分為兩種類型：一是集中式光伏發電，二是分布式發電系統，但無論是集中式還是分布式發電系統，組件排布均可按橫排布置或豎排布置。據調查研究，目前采用光伏組件豎排布置的光伏電站更多，主要原因在于豎向排布的光伏組件安裝更為方便，而采用光伏組件橫排布置會導致光伏組件最上排組件安裝比較麻煩，對施工進度存在一定影響。

然而，在安裝容量和安裝成本相同的情況下，組件橫排布置安裝的最大優勢在于遮擋不可避免的條件下，組件橫排布置抗遮擋能力強于豎排，因此效益更高。但組件橫排支架高度通常會比豎排稍高，安裝難度稍大，壓塊的用量也比較多；因安裝麻煩而改用豎排布置光伏組件，這使得施工安裝成本看似合理的設計卻有可能會降低光伏組件全天的發電量。本文用一種安裝效率高、調整方便、穩定性強、節約材料的光伏組件橫排布置安裝方法來解決組件橫排布置時碰到的問題。

1 光伏組件橫排布置傳統安裝方法

組件橫裝布置最常見的安裝方式是將先橫梁鋪設在組件最長邊沿上，壓塊鋪設在橫梁上，然后第二層斜梁鋪設在橫梁下，這樣的支架用鋼量大，壓塊用量多。傳統安裝結構如圖1所示。

在安裝過程中發現圖1所示的傳統安裝結構有4大問題：

（1）壓塊安裝數量多。如圖1所示在4塊組件橫裝的情況下，兩端的每塊組件長邊安裝兩個側壓塊，橫排相鄰的組件的長邊再安裝兩個中壓塊，合計每塊組件平均使用3個壓塊固定。

（2）支架用鋼量大。壓塊下鋪設整條橫梁，橫梁下鋪設斜梁，斜梁的長度取決于各條橫梁間距的總和。

（3）安裝困難。組件橫排后，支架高度比較高，最上面的一塊安裝比較費勁。

（4）采用兩邊固定，一旦其中一塊組件發生脫落，其他電池組件也會發生連續的脫落情況。

2 新安裝方法

新的安裝方法是將一個側壓塊壓在組件的短邊外側，橫排相鄰的組件安裝兩塊中壓塊，豎排相鄰的組件安裝一塊中壓塊，然后第二層斜梁鋪設在橫梁下，這樣的斜梁的長度可以減少，可以節省支架用鋼量，如圖2所示。

新的安裝方法有如下4個優點：

（1）壓塊為公用壓塊，壓塊數量每塊平均組件為兩塊。

（2）斜梁不需要超過兩塊組件寬度的總長，斜梁長度減小，用鋼量降低。

（3）組件安裝中，安裝在兩側的橫梁平行距離偏差可以較大，組件仍然可以安裝固定。

（4）采用三邊固定，每條只采用一個壓塊即可實現穩定的固定，實用的壓塊組件數量減少，安裝效率提升。

3 新方法組件安裝可行性實驗

實驗方法：按照選取的壓塊位置，固定組件，正面朝上固定放置沙袋，產生5400Pa的壓強（相當于風壓和雪壓），反面朝上的時放置沙袋產生3600Pa壓強（相當于風壓），并在放置1h后，實驗環境如圖4和圖5所示放置，對組件做測試組件功率。

如圖3所示，當a=150mm，b=198mm 時，當組件反面使用3.6kN/ m2的力，組件正面使用5.4kN/ m2的力時，實驗內容如圖4和圖5所示。

經過3輪這樣的試驗，通過EL測試，測試結論：組件機載實驗后未出現不可恢復變形，功率衰減0.48%，實驗后產生較小衰減，不影響組件功率。

如圖3所示，當a=250mm，b=198mm時，當組件反面使用3.6kN/m2的力，組件正面使用5.4kN/m2的力時，實驗內容如圖4、圖5所示，測試結論：功率衰減≤0.65%，組件無不可逆形變。

如圖3所示，當a=250mm，b=408mm 時，當組件反面使用3.6kN/m2的力，組件正面使用5.4kN/m2的力時，實驗內容如圖4、圖5所示，測試結論：功率衰減≤0.54%，組件無不可逆形變。

通過上述3個實驗可以證明在滿足實測正面5.4kN/m2

和背面5.4kN/m2的作用力下可以給出壓塊的安裝范圍A：150mm～250mm；B：198mm～408mm。

結語

本文提供了一種安裝效率高，調整方便，安裝穩定性強，在節省光伏支架鋼材同時減少壓塊使用數量的橫裝組件方法。且根據上文實驗所述，組件安裝壓塊的最優位置為：A：150mm～250mm；B：198mm～408mm。

參考文獻

[1]諸榮耀，沈道軍，羅易，等.分布式光伏電源并網出力概率分布模型的研究[J].電工技術，2016（4）：10-11.

[2]江華.國內外光伏產業發展現狀與趨勢[J].太陽能，2016（12）：15-17.