在坎德拉學(xué)院《組串布置影響電量！看看影響有多大》一文中，作者通過(guò)使用PVsyst光伏軟件建模，對(duì)C型和一型兩種接線方式的組串布置進(jìn)行了模擬仿真，而模擬得到的結(jié)論也是基于假設(shè)，而實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，由于涉及圖紙、項(xiàng)目實(shí)地信息不對(duì)稱、土地面積有限或者實(shí)際安裝條件確實(shí)比較復(fù)雜的情況下，組件前后左右的間距可能會(huì)不滿足設(shè)計(jì)規(guī)范所要求的冬至日6小時(shí)無(wú)遮擋。

?

另一方面，特別是山地光伏電站，光伏區(qū)的雜草、樹(shù)木都是不可避免會(huì)產(chǎn)生一定的遮擋，對(duì)于高緯度的新疆青海及內(nèi)蒙區(qū)域，冬季積雪覆蓋也是不能忽略的。由于草木遮擋、積雪覆蓋是較難進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的，在PVsyst模型中也會(huì)難以設(shè)置。

?

如果前后間距不足（或光伏組件遇到了固定的障礙物的遮擋），上文說(shuō)的兩種接線方式也可以在PVsyst軟件中進(jìn)行模擬仿真，但今天我們更加關(guān)心的是它們?cè)趯?shí)際運(yùn)行中會(huì)有多少的差異呢？我們?cè)谙挛臅?huì)通過(guò)一個(gè)案例來(lái)揭曉這個(gè)答案。

圖1所示為某山地光伏電站，由于地勢(shì)的原因，光伏方陣會(huì)存在多個(gè)方位角，光伏組件的前后距離也不是統(tǒng)一的，當(dāng)坡度較大時(shí)，在設(shè)計(jì)上，組件的前后間距應(yīng)減小，而坡度較小時(shí)，間距應(yīng)相應(yīng)的增加。但是對(duì)于設(shè)計(jì)施工而言，如果選擇了坡度較大時(shí)的前后間距，那么對(duì)于坡度較小的光伏組件方陣，勢(shì)必會(huì)加大其陰影遮擋的范圍。一旦設(shè)計(jì)和施工定型，后期也難以改造，對(duì)發(fā)電量應(yīng)該說(shuō)有一定的影響的。

?

對(duì)于山地光伏電站，尤其是南方，草木一般較為茂盛，如果光伏組件的最下沿低于草木的正常生長(zhǎng)高度，運(yùn)維人員若不能及時(shí)清除，那么勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生陰影遮擋。

圖1 草木遮擋

在光伏電站設(shè)計(jì)規(guī)范里面，光伏組件的最下沿離地高度應(yīng)該不小于50公分，但是現(xiàn)實(shí)情況下，往往有些電站組件最下沿的離地高度是達(dá)不到這個(gè)要求的。一方面是由于個(gè)別電站地勢(shì)有些起伏，有洼地和坡地，另一方面可能是土地沉降問(wèn)題等等，因此不管是什么導(dǎo)致的，草木、還是冬季初春的積雪，對(duì)組件最下沿都會(huì)產(chǎn)生不同程度的遮擋。

?

圖2為某西部電站冬季積雪覆蓋的場(chǎng)景，一個(gè)支架單元上組件為縱向雙排安裝，最上排的積雪已經(jīng)融化，但是會(huì)層層堆積到地面上，如果組件的最下端離地較淺，雪堆容易遮擋組件，而在寒冷天氣，堆積的雪難以融化，如果不及時(shí)清除，對(duì)組件的影響可能會(huì)持續(xù)一個(gè)星期以上。

?

圖2 積雪遮擋

圖3為某山地光伏電站，山地光伏電站的設(shè)計(jì)相對(duì)于傳統(tǒng)的荒漠電站是有一定挑戰(zhàn)的。由于地勢(shì)起伏不定，坡面的方位角和坡角也不盡相同，組件前后左右無(wú)遮擋間距是難以兼顧到方方面面，特別是復(fù)雜的山地，坡面種類可能有十幾種，甚至二十多種之多。某些區(qū)域的前后距離可能過(guò)小，那么前排對(duì)后排產(chǎn)生了一定的陰影遮擋，尤其是冬季、初春等太陽(yáng)高度角較低的時(shí)段。

圖3 前后遮擋

當(dāng)光伏組串在運(yùn)行過(guò)程中如果遇到上述圖1至圖3所示，如草木遮擋、冬季積雪遮擋、前后遮擋等三種場(chǎng)景下，傳統(tǒng)的C型接線方式由于上下組件形成一串，當(dāng)下排的組件存在局部遮擋時(shí)，由于木桶效應(yīng)，會(huì)給整串的輸出帶來(lái)影響。因此建議改變傳統(tǒng)的接線方式。

一般做法是：先將相鄰支架的上排組件串聯(lián)接為一個(gè)支路，下排串聯(lián)接為一個(gè)支路，同時(shí)在逆變器接線時(shí)，上排和上排為一組，下排和下排為一組，分別接入逆變器的不同的MPPT，這樣就保證有一半的光伏組件不受遮擋的影響。

某新疆大型西部電站均采用組串式逆變器，由于間距不足，其中某一臺(tái)逆變器的組串1和組串3在部分時(shí)段存在前后陰影遮擋，也就是上文說(shuō)的第三種場(chǎng)景。

?

在無(wú)遮擋時(shí)段，組串電流的離散率均在5%以下，處于較好水平。而發(fā)生遮擋后，主要是中午12點(diǎn)以前和傍晚17點(diǎn)半以后（新疆為東6區(qū)），遮擋的組串工作電流比無(wú)遮擋組串下降約1A-2A，組串電流的離散率達(dá)到了40%以上，說(shuō)明組串的電流一致性非常差。

?

圖4 某一天組串工作電流比較

對(duì)上述逆變器的組串接線方式進(jìn)行更改，由C型改為一型，在數(shù)據(jù)分析上，選擇另一臺(tái)逆變器作為對(duì)標(biāo)，并進(jìn)行持續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)，為了使得對(duì)標(biāo)更加準(zhǔn)確，其中兩臺(tái)逆變器的光伏方陣在組件型號(hào)、安裝傾角、安裝朝向、組件表面積灰程度以及逆變器運(yùn)行情況（如限功率運(yùn)行）均為一致。

?

如表1所示，在改造前，對(duì)逆變器的日發(fā)電量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，時(shí)間跨度長(zhǎng)達(dá)5個(gè)多月，我們發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)孀兤鞅葘?duì)標(biāo)逆變器發(fā)電小時(shí)數(shù)差異約-1.65%，而改造后，該逆變器的發(fā)電小時(shí)數(shù)差異則降為-0.16%，發(fā)電量提升幅度達(dá)1.5%左右。單臺(tái)組串逆變器改造后平均每天提升發(fā)電小時(shí)數(shù)0.05h，折合發(fā)電量1.82度，全年提升665度電，即單臺(tái)逆變器全年的發(fā)電小時(shí)數(shù)提升20h。

?

▼ 表1?逆變器改造前后發(fā)電小時(shí)數(shù)對(duì)比

如圖5為逆變器發(fā)電小時(shí)數(shù)染色圖（為了更加直觀展示），藍(lán)色線框和黑色線框所選的多臺(tái)逆變器表示改造前后的對(duì)比，改造后，逆變器的發(fā)電小時(shí)數(shù)顏色發(fā)生了鮮明的對(duì)比，由淡土黃變?yōu)榫G色，也就是說(shuō)明改造后有一定的效果。

?

圖5 逆變器發(fā)電小時(shí)數(shù)趨勢(shì)圖

?

從運(yùn)維層面而言，無(wú)論是先天性的設(shè)計(jì)和施工不足、還是外界的遮擋影響，傳統(tǒng)的C型接線方式存在著一定的缺陷。文中以某西部電站為例，因其組件縱向雙排安裝并采用了C型接線方式，鑒于其下排組件易受到一定程度的遮擋影響，經(jīng)過(guò)評(píng)估后，對(duì)其進(jìn)行了接線方式的精細(xì)化改造。

?

經(jīng)過(guò)一年左右的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，結(jié)果表示：單臺(tái)逆變器的發(fā)電量平均每天可提升1.82度電，如果陣列前后自陰影遮擋或其他障礙物遮擋的程度越大，可提升的空間就越大，雖然該數(shù)字對(duì)于單臺(tái)逆變器而言，可能是微小的，但是如果電站的逆變器數(shù)量達(dá)到1000臺(tái)，那么每天可提升的電量會(huì)預(yù)計(jì)達(dá)到1000度電以上，一年就是36萬(wàn)度以上。?

?

由于目前電站的實(shí)際情況會(huì)更加復(fù)雜，光伏方陣可能受到多種障礙物的遮擋影響。因此，坎德拉學(xué)院借此呼吁在光伏電站的建設(shè)環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)的時(shí)候多結(jié)合電站所處的實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，存在陰影遮擋區(qū)域的應(yīng)充分避讓，可使用PVsyst軟件、SketchUp和Skelion三維設(shè)計(jì)插件等進(jìn)行模擬仿真，同時(shí)以全生命周期理念充分服務(wù)于后端的運(yùn)維層面，盡量減少先天性的設(shè)計(jì)和施工缺陷，避免或減少前端可能會(huì)存在的遺留問(wèn)題，便于后期運(yùn)維工作的正常開(kāi)展和設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)光伏電站并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行后，有條件的電站可以自主地從后端運(yùn)維所積累的經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行后評(píng)估，將問(wèn)題和建議反饋到前端設(shè)計(jì)和施工環(huán)節(jié)，并以此形成一個(gè)閉環(huán)，這樣我們的電站質(zhì)量將會(huì)做的越來(lái)越好。

?

原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（坎德拉學(xué)院）：小投入大回報(bào)，組串接線改造提升電量實(shí)例