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组件排布方式及接线对光伏系统成本的影响
+ 发布时间:2019-05-07

前 言

随着平价上网和低补贴时代的到来,对系统的精细化设计要求越来越高;小固发现,对于不同的组件和逆变器,优化的组件排布和接线能够降低投资成本,提升系统发电量。

上周网红布鲁斯老师和我针对这点做了直播,通过占地面积、支架用量、接线方式、安装难易度、系统成本等方面对比来分析横排和竖排、单排与多排的区别,让大家找到更适合自己的组件排布方式!

此外,我们还整理了文章,方便大家查看,下面小固就从组件排布和组件接线两个方面来介绍。


组件排布

1、组件排布类型

在我们的项目现场中,我们可以看到组件排布有竖向单排/横向排列。


竖向单排VS竖向双排


2、比较:横排VS竖排

下面我们将从发电量、占地面积、支架用量、施工难度对横排及竖排进行具体的对比。

(1)发电量影响

组件由于前后排列,可能存在一定面积的阴影遮挡时,如下图,采用竖排排布组件一旦有遮挡,组件的出力变得很小(参照组件的结构及旁路二级管的位置)。

但是如果采用横排的方式,组件还会有部分出力,整个组件发电量也会高于竖排(尤其是前后排间距设计不足的情况)。



结论:按照光伏电站的设计原则,光伏阵列前后排在冬至日9:0015:00点组件是没有遮挡的,但实际上在15点之后依然还有一部分可观的发电量。并且有些项目的阵列间隔没有那么大,采用横排的方式更有利于降低早晚遮挡带来的发电量损失。


图:光伏发电功率

2)占地面积

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。这里我们通过1MW的子方阵中为例进行对比。

图:竖排2*22排布

图:横排2*44排布


结论:通过数字上看,可以发现横排和竖排在占地面积上的差值相对于整个占地面积是可以忽略的,在实际项目中经过优化的横排阵列,占地面积和竖排是没有太大差别的。

(3)支架及基础

接下来我们对横竖排的用钢量及基础进行对比(基于2*10的阵列来计算)。



结论:通过比较可以发现横向双排的用钢量要比竖向双排排布几乎是一致(横排可能要略多一些),但是横排相较于竖排的基础成本(水泥墩)相对会多一些。

(4)施工

光伏组件可采用竖向双排、横向三排或四排等布置;而一般安装组件时会抓取长边进行安装,但是当采用横排排布,并不方便抓取长边,安装工人只能通过抓取组件的短边来安装;并且横向多排时,中间及上面的组件安装相对会比较费力。


图:横排安装

3、组件的阵列

①组件阵列的组件数量一般是逆变器接入组件数量的倍数,这样基本可以确保不需要跨阵列接线。

②组件的超配可以通过调节每串接入组件数量和接入逆变器的组串数量来调节,譬如18块10路和20块9路(预留1路)都是一样的超配,但是省一路直流线缆,少一个方阵。


③固德威MT系列机型有多路MPPT,1.3的超配,1.1倍的超发等优势能够在项目设计中更好的与组件进行匹配。下面以1MW为例,采用不同功率的组件分别以20块一串和22块一串为例进行对比。



由上图表格可以看出,第三种方案组件的数量以及支架都为最少,相对成本更低。

组件接线

01接线方式介绍

1) 一字型接线法



2*20的组件排布为例,上排组件20块为一个回路,下排20块组件为一个回路;同一回路走线呈一字型结构,如上图。

2C字型接线法


2*20的组件排布为例,左边组件20块为一个回路,右边组件20块为一个回路,同一回路呈C字型,如上图。

3)环回交叉接线



2*20的组件排布为例,环回交叉接线接法如上图显示将双数块组件接一起,如第2块接第4块,第4块接第6块,然后单数块组件接回来,形成一个回路,交叉接线。

在以上3种接线方式中,采用一字型接线,光伏组件至逆变器的电缆用量较大;第二种C字形接线相比一字型的电缆用量减少,但是线缆线损较高;第三种接线对组件的线缆长度有要求(需定制),接线方式对施工有一定要求。

上面介绍的3种接线方式在线缆的成本上也有一定的差异,下表为线缆的成本对比:



02配合逆变器的接线方式

1)一字型组串接入优化

图:原一字型接线


上图为一字型接法,将PV1PV2PV3接入到同一路,将PV4PV5PV6接入到同一路;但是考虑到有阴影遮挡时,PV2的发电就会减少,这样PV1PV2PV3的组件参数是不一致的;最后的发电量将会以PV2为基准,这样会造成发电量的损失。

下图为优化后的一字型接线,将具有相同的电气参数的组件接入到同一路MPPT,这样对于整个光伏系统的发电会更有利。


图:一字型接线优化


(2) C字型组串接入选择

图:C字型接线优化


C字型接线主要是考虑到线损的问题,由上图也可以看出,在接线时,应该将线损相同的组串接到同一路MPPT,保持一致。


03双面组件接线及组串接入优化

双面组件顾名思义就是正反面都能发电,双面组件的距地高度和其接收到的反射辐射量是有关系的, 适当增加组件的距地高度有利于提升其反射辐射的接收量。


在使用双面组件的光伏发电项目中, 除了要考虑早晚时间段组件存在阴影遮挡从而导致组件的电性能参数存在差异之外,还有双面组件背面接收到的反射和散射辐射量也不同,所以双面组件之间的失配损耗将更为明显。


组件排布不光要基于组件本身的特性、还需要根据逆变器的特性,考虑逆变器的MPPT、超配等,进行合理的设计;而组件的接线和逆变器的组串接入也是大有考究的。


本文通过简单的介绍组件横竖排布和接线,旨在让大家在项目设计能找到更适合的组件排布和接线,从而控制系统成本,提高系统的发电量。


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