众所周知，
光伏电站的发电效率不可能达到百分之百，影响发电量的关键因素是系统效率，系统效率主要考虑的因素有：灰尘、雨水遮挡引起的效率降低、温度引起的效率降低、组件串联不匹配产生的效率降低、
逆变器的功率损耗、直流交流部分线缆功率损耗、变压器功率损耗等，故整个系统的效率约为82%，在不增加投资成本的情况下，如何从根本上提高光伏区发电量，是整个光伏行业非常关注的焦点。
本文从光伏组件的布置出发，对比横向布置和竖向布置对站区发电量影响，寻找一种合理的组件安装布置方法。
1方案设计
（1）方案一
组件竖向布置，其现场效果图如图1所示
图1组件竖向布置图
（2）方案二
组件横向布置，其现场效果图如图2所示
图2组件横向布置图
就目前的现场实际情况了解，绝大部分光伏站区组件均采用的是竖装方式，其主要的原因是该安装方式能较横装更便捷，节省施工时间，能保证工程如期交付。
但是，组件的横装和竖装，对光伏站的发电量究竟影响的程度如何，本文将逐步说明。
2方案论证
（一）组件遮挡对发电量的影响
在光伏区的设计阶段，组件阵列之间的间距是非常重要的一个参数。对于地面光伏电站建设，由于建设用地面积已经不能改变，为了保证组件日照时间的最大化，因此要充分考虑组件阵列的布置。在设计中，一般考虑冬至日的日照6个小时组件互不遮挡，但是在这6小时之外，太阳的辐射度仍可以支持发电（日照小时数是辐射强度≥120W/m2的时间数，而辐射强度≥500W/m2，逆变器就可以向电网供电，若冬至日照数在6小时以上，那么发电时间就大于6小时）。从现场了解和实际数据来看，大部分的光伏站的冬至日发电时间在7小时以上，甚至有的地区达到9小时。
因此，在建设用地固定情况下，在早晚前后不可避免会有组件遮挡的情况，造成发电量损失。
（二）组件旁路二极管
在组件串联支路中，若部分组件被遮挡，则遮挡部分组件将作为负载消耗被光照组件的功率，并且被遮挡组件会因消耗功率而发热，产生热斑效应。
热斑效应会严重破坏电池板，甚至出现光照部分组件产生的功率全部被遮挡组件所消耗的情况。因此为了避免上述热斑效应带来的危害，常常在光伏组件的正负极间并联一个旁路二极管，避免这种损耗。故旁路二极管发挥的作用就是当产生热斑效应不产生电能时，让受到光照组件产生的电流经过旁路二极管流出，促使系统正常发电，避免部分组件出现故障导致电路开路情况发生。其单块组件电池片结构图如图3所示。
图3组件电路结构示意图
（三）旁路二极管的作用
（1）组件纵向布置，其出现部分遮挡情况如如4所示。
图4组件纵向布置遮挡示意图
从图4可以看出，当组件纵向布置时候，会同时有3组电池片串会被阴影遮挡，此时3个旁路二极管若全部正向导通，组件没有功率输出；若3个旁路二极管没有全部正向导通，则组件产生的功率会被遮挡打电池片消耗掉，组件同样没有功率输出。
（2）组件纵向布置，其出现部分遮挡情况如如5所示。
图5组件横向布置遮挡示意图
当组件横向布置时，仅有1个电池片串会被阴影遮挡，此时被阴影遮挡的电池片处的旁路二极管正向导通，被遮挡的电池片串消耗自身电池串的功率，避免了消耗光照电池片产生的功率。故其余两个电池串正常输出功率。
故针对上述不同组件的布置，可以得出这样的结论：纵向布置组件，3个电池串同时受到影响，其整体输出功率降低；组件横向布置，仅1个电池串受到影响，其余正常工作。
根据实验结果，其在标准测试的条件下（温度25℃，光谱AM1.5，辐照强度1000W/m2），组件未遮挡、纵向遮挡、横向遮挡时的功率输出曲线图分别如图6、图7和图8所示。
图6组件未被遮挡输出功率
图7组件纵向布置遮挡输出功率
图8组件横向布置遮挡输出功率
从图6~图8可以看出，组件横向布置发生遮挡
时，其输出功率为未被遮挡组件正常输出功率的2/3，这证明旁路二极管起到了保护作用；当组件纵向布置发生遮挡时，组件几乎没有功率输出，其测试结果与理论分析符合。
为了更加直观表示，通过一组数据来加以反映。
如下图和数据表所示。
图97种不同组件遮挡方式简图
根据图9，可以看出，方案2和方案6、方案3和方案7的遮挡方面积式几乎相同，那么其输出功率如表1所示
从表1可以看出，虽然方案2和方案6的遮挡面积相近，但是由于布置方式的不同，其方案2输远小于方案6的输出功率；同样，方案3也远小于方案7的输出功率。组件纵向安装，其受到遮挡后，旁路二极管全部正向导通，因此组件的电流非常低，小于1A；但是当组件横向安装后，仅仅一个旁路二极管导通，其余均正常输出，故组件整理的功率影响较小。
3总结
通过本文分析比较可以看出，当光伏组件受到阴影遮挡时，其横向布置的组件输出功率会比竖向布置高出许多。虽然横向安装在施工期间会费时费力，但是为了不保证整个光伏电站的发电量，在支架设计、组件安装时候，尽量选择横向布置，提高电站的经济效益。
胡兆伟，特变电工新疆新能源股份有限公司，中级电气工程师。
王宁利西安拓扑利电气有限责任公司，中级电气工程师。
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