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光伏组件横竖排布置,谁占地面积大?

导读: 笔者以往设计过程中,也曾对比过光伏组件竖排、横排之间的占地差异、用钢量差异,在考虑早晚阴影遮挡时,横排组件在发电输出方面的较竖排组件有优势,某些工程采用了光伏组件的横向四排。

经常在网上看到关于光伏组件竖排、横排布置在光伏支架单元上的文章,两者对比的文章,往往会论述几个观点:1、占地面积;2、支架单元用钢量;3、安装便利性;4、发电量的差异。最近的一篇文章《光伏组件横排竖排争议多,绝知此事要躬行》对以上几个方面以及运维便利性差异等多个方面给出了观点,其中占地面积给出的结论是“组件横排竖排占地几乎分歧(应该是“几乎没有分别”)”。备注:占地面积不是指光伏组件在地面上的投影面积,是指在大场地光伏方阵中的平均面积,包含阵列之间的间隙面积等。

笔者以往设计过程中,也曾对比过光伏组件竖排、横排之间的占地差异、用钢量差异,在考虑早晚阴影遮挡时,横排组件在发电输出方面的较竖排组件有优势,某些工程采用了光伏组件的横向四排。但本文以光伏组件竖排、横排的占地面积差异性做一个详细分析,以飨读者。

1、通用的组件竖排、横排布置方式解释

光伏组件采用的规格尺寸60片电池片是1650mm*990mm*40mm(不同厂家略有差异),72片电池片是1960mm*990mm*40mm(不同厂家略有差异)。光伏组件的竖排,就是组件的长边上下方向放置排列,组件倾斜后,长边是南北方向。光伏组件的横排是长边在东西方向。通常光伏电站中,光伏组件采用竖向双排布置、横向三排或四排布置,近年来农光互补大棚、车棚光伏电站中,也有其他竖向、横向多排布置的形式。

2、组件竖排、横排布置方式占地面积差异

我们通常说,光伏组件竖排、横排布置方式造成的光伏电站占地面积差别不大,但也有工程师认为,光伏组件的横排布置会占用更大的场地。但是不同布置方式,造成的面积差别不大是差在了哪里?为什么又有一些工程师认为横排布置会占用较多的场地?接下来,我们通过严谨的分析,来解释这两个问题。

(1)单块组件的竖放、横放

按照《光伏发电站设计规范》,光伏阵列前后排在当地真太阳时9:00到15:00点不遮挡。如果我们在光伏电站中选取一块光伏组件,这块光伏组件占用的前后排面积是投影面积+阵列之间的净间距面积。

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图4 光伏组件布置侧视图

假设光伏组件的长为a,宽b,组件安装倾角为θ,项目所在地的南北向阴影系数为R,根据光伏阵列前后间距计算公式,

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,公式中的

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为阵列上下端的宽度。

对于一块组件的占地面积,就应该是:

组件竖放:

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组件竖放:

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因此,我们可以看到,上面各个参数均是已知的,而且表达公式是一样的,对于单块组件的占地面积是一样的。

(2)光伏阵列中组件的竖排、横排

本文以宁夏自治区中卫市某光伏电站项目为例,光伏组件竖向双排和横向四排不同布置方式做计算对比。

采用260Wp的光伏组件,以35°倾角安装在支架单元上,不同布置方式阵列尺寸、面积、前后间距计算如下:

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图5 光伏组件竖排2×22 布置

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图6 光伏组件横排4×11布置

表1 单个阵列不同布置方式占地面积对比

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通过上表,我们可以看到,横向四排的布置方式因为间隙增多,阵列的面积最大,虽然仅有0.063㎡,看似几乎没有差别。由于横向四排的布置方式的阵列宽度增加,响应的理论计算的中心间距也增加,差值为1.621m,通过计算,单个支架单元的阵列占地面积差值为0.1504㎡,差别也不大。如果在有限的区域内,建设几十千瓦或者几百千瓦,光伏方阵的总占地面积应不会有较大的差异。


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