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组件横排竖排发电量到底差多少?


作者:www.tyn100.com 来源:www.tyn100.com 日期:2018/5/24 15:53:04 点击率:

在光伏电站中,组件横向排布还是竖向排布算是一个老生常谈的问题了。在过去也有过不少文章对此进行过介绍:根据组件旁路二级管设置的特点,当部分组件被前排组件遮挡时,组件横向布置相对于组件竖向布置,能够保留更多的发电能力。如图1所示,横向布置的组件最下面一排电池片受到遮挡后,由于旁路二极管的存在,对于这个电池组件来说受影响的电池片只有最下面的回路中的20片,而上面两个回路中的40片不受影响;而竖向布置的组件在这种情况下,所有电池片都受到影响。

▲图1 组件结构及遮挡示意

那么在知道这种现象以后,我们会希望进一步知道,这种影响的差异到底有多大。参考以往网上的文章中,有人做过实验,在同样遮挡比例下,横向布置的组件损失约20%功率时,竖向布置的组件损失已经超过90%接近于100%。

从这个结果来看,两种方案的差异是非常大的,但这个实验只是针对于局部时间点而言。而我们更希望知道的是这种差异对于整个光伏电站而言,一年的发电量影响有多少。 考虑到实际发生前后排遮挡的时间都在辐射量较低的时间,同时从局部遮挡到全部遮挡这个过程也不会持续太长时间,因此可以肯定,实际的发电量差异应该不会太大。不过要找两个外部条件接近,同时一个采用组件横排、一个采用组件竖排布置的光伏系统做一年的试验也不太现实,因此考虑采用光伏系统模拟这个较为容易实现的方式进行比较。

光伏系统的模拟采用PVsyst软件进行,假设项目地为北京,以系统中的一台50kW组串式逆变器及其接入的组件串为观察对象,该组串式逆变器连接8个组件串,每个组件串联22块。

采用35°安装倾角,每个光伏支架安装两个组串,共44块组件,分别采用横排布置和竖排布置两种方案:横排布置采用4×11布置,竖排布置采用2×22布置。南北间距均根据GB50797-2012中的公式进行计算,不进行放大或缩小。

在PVsyst中进行三维建模,模型如图2所示:

▲图2 PVsyst模型

图中蓝色的为本次所要研究对比的光伏组件安装区域,共4个支架8个组串;红色区域表示其周边的其他光伏阵列,这些阵列只作为遮挡物,而不接收辐射。组件横排布置和竖排布置的模型尺寸和南北间距不同,其他结构相同。

要模拟组件的横排和竖排布置,就需要将模拟精确到组件的三个旁路二极管,所以在建模时必须要在PVsyst进行Module layout的设置。

在Module layout中分别采用两种方案:4×11组件横排布置(如图3)和2×22组件竖排布置(如图4),由于采用的是组串式逆变器,为了公平起见,两种方案均采用上下分列的串联方式,同时将上面的组串接入同一路MPPT,而下面的组串接入另一路MPPT。

▲图3 4×11组件横排布置及组串划分

▲图4 2×22组件竖排布置及组串划分

设置完成后进行阴影模拟,计算发电量,在最后计算结果中取光伏阵列的输出功率作为比较对象,其输出结果如下:

▼表1 光伏阵列出口处各月及年总电流对比表(单位kWh)

从表格可以看出,夏季月份两者差异很小,冬季月份差异略大一些,但总体差异并不大,两者的年总量相比相差了0.24%。

从模拟结果来看,组件横排和竖排布置确实会产生一定的发电量差异,但在外部条件相同的情况下,两者的差异并不大。所以在方案优化时,如果条件允许,可以选择横排布置;但如果有其他因素限制,比如支架、地形等等,则不必强求于横排布置。

以上的模拟当然也可以用在一些其他的地方,比如组串上下分列和组串左右分列有多大区别等等。



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