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      光伏組件豎向、橫向布置對發電量的影響分析

      Date: 2016-07-29 Edit:

        導讀: 在電站設計過程中,陣列間距是非常重要的一個參數。由于土地面積的限制,陣列間距一般只考慮冬至日6個小時不遮擋。然而,6小時之外,太陽能輻照度仍是足以發電的。從本人獲得的光伏電站的實測數據來看,大部分電站冬至日的發電時間在7小時以上,在西部甚至可以達到9個小時。

        OFweek太陽能光伏網訊:在光伏電站的設計中,光伏組件的放置有兩種設計方案:

        方案一:豎向布置,如下圖所示。

        


        圖1:光伏組件豎向布置的光伏電站

        方案二:橫向布置,如下圖。

        


        圖2:光伏組件橫向布置的光伏電站

        豎向布置安裝方便,橫向布置時,最上面的一塊安裝比較費勁!這就影響了施工進度。

        經過與業內的多位專家探討之后,發現一橫、一豎,對發電量的影響太大了!逐步說明這個問題。

        1、前后遮擋造成電站電量損失

        在電站設計過程中,陣列間距是非常重要的一個參數。由于土地面積的限制,陣列間距一般只考慮冬至日6個小時不遮擋。然而,6小時之外,太陽能輻照度仍是足以發電的。從本人獲得的光伏電站的實測數據來看,大部分電站冬至日的發電時間在7小時以上,在西部甚至可以達到9個小時。(一個簡單的判別方法,日照時數是輻射強度≥120W/m2的時間長度,而輻射強度≥50W/m2時,逆變器就可以向電網供電。因此,當12月份的日照時數在6h以上時,發電時間肯定大于6h。)

        結論1:我們為了減少占地面積,在早晚前后光伏方陣必然會有遮擋,造成發電量損失。

        2、光伏組件都有旁路二極管

        熱斑效應:一串聯支路中被遮蔽的太陽電池組件,將被當作負載消耗其他有光照的太陽電池組件所產生的能量,被遮蔽的太陽電池組件此時會發熱,這就是熱斑效應。

        這種效應能嚴重的破壞太陽電池。有光照的太陽電池所產生的部分能量,都可能被遮蔽的電池所消耗。為了防止太陽電池由于熱斑效應而遭受破壞,最好在太陽電池組件的正負極間并聯一個旁路二極管,以避免光照組件所產生的能量被受遮蔽的組件所消耗。因此,旁路二極管的作用就是:當電池片出現熱斑效應不能發電時,起旁路作用,讓其它電池片所產生的電流從二極管流出,使太陽能發電系統繼續發電,不會因為某一片電池片出現問題而產生發電電路不通的情況。

        上一張60片的光伏組件的電路結構圖。

        


        圖3:光伏組件的電路結構圖

        結論2:光伏組件式需要旁路二極管的。

        3、二極管在縱向遮擋和橫向遮擋時的作用

        


        圖4:縱向布置時被遮擋的圖

        


        圖5:橫向布置時被遮擋的圖

        當組件縱向排布時,陰影會同時遮擋3個電池串,3個二極管若全部正向導通,則組件沒有功率輸出,3個二極管若沒有全部正向導通,則組件產生的功率會全部被遮擋電池消耗,組件也沒有功率輸出。

        當組件橫向排布時,陰影只遮擋1個電池串,被遮擋電池串對應的旁路二極管會承受正壓而導通,這時被遮擋電池串產生的功率全部被遮擋電池消耗,同時二極管正向導通,可以避免被遮擋電池消耗未被遮擋電池串產生的功率,另外2個電池串可以正常輸出功率。

        結論3:縱向遮擋,3串都受影響,3串的輸出功率都降低;橫向遮擋,只有1串受影響,另外2串正常工作。

        標準測試條件(即溫度25℃,光譜分布AM1.5,輻照強度是1000W/m2,)下,未遮擋、縱向遮擋、橫向遮擋的輸出功率圖:

        圖6 :組件未被遮擋時的輸出功率如下圖

        


        圖7:縱向遮擋(圖4遮擋方式)時組件的輸出功率如下圖

        


        圖8 :橫向遮擋(圖5遮擋方式)時組件的輸出功率如下圖

        


        從圖中可以看到,組件橫向遮擋電池片時,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,組件縱向遮擋電池片時,組件幾乎沒有功率輸出,測試結果與理論一致。

        結論4: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。

        為了更好的說明這一問題,借用網友“李京大明”的一組實驗實測的數據來說明。

        采用了下面7種不同的遮擋方式。

        


        這7種遮擋方式中,方案2和方案6、方案3和方案7的遮擋量基本相同。那他們的輸出功率呢?看下表。

        


        可以看出,方案6的輸出功率遠大于方案2,方案7的輸出功率遠大于方案3??v向安裝陰影遮擋后,二極管全部導通,在這種情況下,組件的電流是很低,小于1A;橫向安裝陰影遮擋后,僅有一個二極管導通,其余兩個是正常的,所以功率降低不大。

        3、小結

        組件采用橫向、豎向布置的優缺點如下表。