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比研究
黄维庆
（乌什风凌电力科技有限公司，新疆 阿克苏 843300）
合适的阵列排布方式对电站整体的发电量、施工、运维等方面均有较大益处。反之则将产生各种麻烦或损失。因此，选择适合自身地域条件的排布才是最核心的原则。 1、横放与竖放的优缺点对比 1.1.横放相对于竖放的优点 1.1、光伏组件都有旁路二极管 热斑效应：一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件，将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量，被遮蔽的太阳电池组件此时会发热， 制氮气这就是热斑效应。 大面积的光伏组件阵列广布于荒漠地带，部分组件经常因鸟粪、杂草等因素被局部遮挡而产生热斑。这种效应能影响太阳电池的寿命。有光照的太阳电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗。为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏，最好在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。 因此，旁路二极管的作用就是：当电池片出现热斑效应不能发电时，起旁路作用，让其他电池片所产生的电流从二极管流过，使太阳能系统继续发电，不会因为某一片电池片出现问题而产生发电电路不通的情况。 1.2、二极管在纵向遮挡和横向遮挡时的作用 当组件纵向排布时，阴影会同时遮挡组件内部的 3个电池串，3个二极管若全部正向导通，则组件没有功率输出， 3个二极管若没有全部正向导通，则组件产生的功率会全部被遮挡电池片消耗，组件极少或没有功率输出。 1.3、光伏组件在上述工况下的输出功率 通过了解发现，组件横向遮挡电池片时，组件的输出功率约为正常输出功率的 2/3，说明二极管导通，起到保护作用，组件纵向遮挡电池片时，组件几乎没有功率输出。 在光伏电站中组件采用横向排布，可以减少阴影遮挡或热斑效应造成的发电量损失。 2.四排横放相对于两排竖放的微弱优点
既然横向排布相对竖向排布有助于缓解阴影或热斑效应对光伏组件发电的影响，则应假定优先选择横向排布。考虑到四排横放与两排竖放的斜面尺寸相近，且对于每组光伏阵列来说，四排横放的方式应相对可多排布两倍的组件数量，表面上似乎可相对大量节省占地面积，但实际排布的结果到底如何呢？
以260Wp 光伏板为例，其尺寸为1650×992×45mm。以某20MWp 电站为例。
若采用电池板竖排（两排），则可计算取整后的行间距：8.5米 若采用电池板横排（四排），则可计算取整后的行间距：10.5米 对于40块光伏组件单元来说：
两排竖放的长度为：0.992×20+19×0.02=20.22米 四排横放的长度为：1.65×10+9×0.02=16.68米
两种排布方式在相同数量组件时的绝对长度差为3.54米。但由于4排横放的阵列间距要大于2排竖放的阵列间距2米。故对于同样大小的区块面积，以该项目的场区区块来说，4排横放方式在1MW 方阵内仅比2排竖放方式多排布两个40块组件单元，也就是说多排布2%的组件。
所以，四排横放相对于两排竖放，并不能大幅提升单位面积内的光伏组件装设数量。优势极为微小。
3、四排横放相对于两排竖放的缺点
3.1、横放排布因为高度增加，排数增加，将导致光伏板支架的复杂性增高，进而工料价提高约8%~12%（视当地风力情况而异）。
横排相对于竖排，由于绝对总高度增加了（4028×sin34°-3320×sin34炒茶机
°=0.396米），斜撑的增加数量，则要根据当地的风力情况，以及单排阵列总长的不同，而有不同程度的增加。 3.2、横放排布因为高度增加，排数增加，将导致光伏板安装工程的复
杂性增大。 3.3、对于后期运维，主要影响是组件清洁和坏件更换。对于坏件更换，因这两种排布方式存在高度差和斜面长度差，故对个别组件的更换应无明显差别，但对批量更换，则横放方式的操作难度将随批量的上升而显著上升。 综合上述优缺点的对比， 可看出四排横放的优点不明显，但缺点较多。故综合来看，对于荒漠性区域特点，四排横放是不可取的。
4.三排横放相对于两排竖放的微弱优点 主要在于遮挡引发组件内旁路二极管导通的功率损失效应。但这种遮挡毕竟处于每日早晚有限的时段内，一则在这些时段内组件并未被完全遮挡（仅属阴影遮挡）；二则在这些时段内，整个电站的发电功率均极小，具体的发电量差距无法估算。故该优势作用较有限。
5.三排横放相对于两排竖放的微弱缺点 通过计算，对于单组阵列，三排横放相对与两排竖放的排面长度较大，但阵列间距较小。故具体到实际的场坪里，这2种排布方式的相同装机占地
面积应无较大差别。 但是，因三排横放的排面长度相对较长，对于东西向距离较短的场坪来说，一则可能造成排布困难，二则可能需要增加南北向的排数，导致跨排线缆数量较多。
另外，对于三排横放方式，一般须匹配特定的组串数量。如匹配18串或21串，对于大多数的20串阵列，则板后布线将因复杂程度上升而不可取。对于两排竖放方式，则组串数量的变化对布线的影响为零。 所以，三排横放的排布方式需要考虑的因素较多，受限较多。
这两种排布的各项数据最为接近，各有微弱的优点和缺点。均很适合荒漠型区域特点。具体可依实际的项目特点加以优选。 6.其他极少应用排布相对于两排竖放的对比
对于单排竖放和两排横放等排布方式，均有一个最大的缺点：阵列间距太小，以单排竖放为例，其阵列间距才3.5米，净间距不足3米。这对于施工车辆的进出场、组件的车辆清洗均造成较大障碍。故均不适合荒漠型区域的光伏电站。
口袋领域综上，对于西北荒漠型地貌的大型固定倾角光伏并网电站，且选用的光伏组件长度在2米以内时，两排竖放的排布方式，虽然在阴影遮挡或热斑方面的影响大于横向排布方式，但在场内排布规划、组件支架复杂程度、线路连接、后期运维维护等方面的优势更加明显，应最适合西北荒漠的光伏电站。但是，随着光伏组件单板功率的逐步大型化，其外形尺寸也在逐步增大，因此，对于组件单板长度大于2米以上时，考虑到两排竖放的斜面长度过大，将对组件支架阵列的抗风荷载强度提出过高要求，因此需要根据组串数量灵活应用三排或四排横放的方式。
参考文献：
[1]光伏发电站设计规范（GB 50797-2012）
[2]独立光伏系统 技术规范（GBT 29196-2012 ）
冯代存
[3]«太阳能光伏发电系统工程» 李/吕全亚著 化学工业出版社 [4]«太阳能光伏发电系统涉及施工与应用» 李钟实著 人民邮电出版社
[5]«光伏发电系统的优化-建模、仿真、控制» Djamila Rekioua(阿尔及利亚）/Ernest Matagne（比利时） 杨立永/毛鹏译 机械工业出版社
[6]«太阳能光伏并网发电系统» Geoff Stapleton/Susan Neill(澳大利亚）王一波/郭靖译 机械工业出版社
单相整流桥
[7]«太阳能光伏并网发电系统设计与应用» 李英姿著 机械工业出版社
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