在光伏電站中，組件橫向排布還是豎向排布算是一個(gè)老生常談的問題了。在過去也有過不少文章對(duì)此進(jìn)行過介紹：根據(jù)組件旁路二級(jí)管設(shè)置的特點(diǎn)，當(dāng)部分組件被前排組件遮擋時(shí)，組件橫向布置相對(duì)于組件豎向布置，能夠保留更多的發(fā)電能力。如圖1所示，橫向布置的組件最下面一排電池片受到遮擋后，由于旁路二極管的存在，對(duì)于這個(gè)電池組件來說受影響的電池片只有最下面的回路中的20片，而上面兩個(gè)回路中的40片不受影響;而豎向布置的組件在這種情況下，所有電池片都受到影響。

▲圖1 組件結(jié)構(gòu)及遮擋示意

那么在知道這種現(xiàn)象以后，我們會(huì)希望進(jìn)一步知道，這種影響的差異到底有多大。參考以往網(wǎng)上的文章中，有人做過實(shí)驗(yàn)，在同樣遮擋比例下，橫向布置的組件損失約20%功率時(shí)，豎向布置的組件損失已經(jīng)超過90%接近于100%。

從這個(gè)結(jié)果來看，兩種方案的差異是非常大的，但這個(gè)實(shí)驗(yàn)只是針對(duì)于局部時(shí)間點(diǎn)而言。而我們更希望知道的是這種差異對(duì)于整個(gè)光伏電站而言，一年的發(fā)電量影響有多少。 考慮到實(shí)際發(fā)生前后排遮擋的時(shí)間都在輻射量較低的時(shí)間，同時(shí)從局部遮擋到全部遮擋這個(gè)過程也不會(huì)持續(xù)太長時(shí)間，因此可以肯定，實(shí)際的發(fā)電量差異應(yīng)該不會(huì)太大。不過要找兩個(gè)外部條件接近，同時(shí)一個(gè)采用組件橫排、一個(gè)采用組件豎排布置的光伏系統(tǒng)做一年的試驗(yàn)也不太現(xiàn)實(shí)，因此考慮采用光伏系統(tǒng)模擬這個(gè)較為容易實(shí)現(xiàn)的方式進(jìn)行比較。

光伏系統(tǒng)的模擬采用PVsyst軟件進(jìn)行，假設(shè)項(xiàng)目地為北京，以系統(tǒng)中的一臺(tái)50kW組串式逆變器及其接入的組件串為觀察對(duì)象，該組串式逆變器連接8個(gè)組件串，每個(gè)組件串聯(lián)22塊。

采用35°安裝傾角，每個(gè)光伏支架安裝兩個(gè)組串，共44塊組件，分別采用橫排布置和豎排布置兩種方案：橫排布置采用4×11布置，豎排布置采用2×22布置。南北間距均根據(jù)GB50797-2012中的公式進(jìn)行計(jì)算，不進(jìn)行放大或縮小。

在PVsyst中進(jìn)行三維建模，模型如圖2所示：

▲圖2 PVsyst模型

圖中藍(lán)色的為本次所要研究對(duì)比的光伏組件安裝區(qū)域，共4個(gè)支架8個(gè)組串;紅色區(qū)域表示其周邊的其他光伏陣列，這些陣列只作為遮擋物，而不接收輻射。組件橫排布置和豎排布置的模型尺寸和南北間距不同，其他結(jié)構(gòu)相同。

要模擬組件的橫排和豎排布置，就需要將模擬精確到組件的三個(gè)旁路二極管，所以在建模時(shí)必須要在PVsyst進(jìn)行Module layout的設(shè)置。

在Module layout中分別采用兩種方案：4×11組件橫排布置(如圖3)和2×22組件豎排布置(如圖4)，由于采用的是組串式逆變器，為了公平起見，兩種方案均采用上下分列的串聯(lián)方式，同時(shí)將上面的組串接入同一路MPPT，而下面的組串接入另一路MPPT。

▲圖3 4×11組件橫排布置及組串劃分

▲圖4 2×22組件豎排布置及組串劃分

設(shè)置完成后進(jìn)行陰影模擬，計(jì)算發(fā)電量，在最后計(jì)算結(jié)果中取光伏陣列的輸出功率作為比較對(duì)象，其輸出結(jié)果如下：

▼表1 光伏陣列出口處各月及年總電流對(duì)比表(單位kWh)

從表格可以看出，夏季月份兩者差異很小，冬季月份差異略大一些，但總體差異并不大，兩者的年總量相比相差了0.24%。

從模擬結(jié)果來看，組件橫排和豎排布置確實(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的發(fā)電量差異，但在外部條件相同的情況下，兩者的差異并不大。所以在方案優(yōu)化時(shí)，如果條件允許，可以選擇橫排布置;但如果有其他因素限制，比如支架、地形等等，則不必強(qiáng)求于橫排布置。

以上的模擬當(dāng)然也可以用在一些其他的地方，比如組串上下分列和組串左右分列有多大區(qū)別等等。