光伏组件横排竖排有哪些争议？

一、什么是组件横排、竖排?

顾名思义，组件横排是指组件安装到支架上时，长边与东西方向平行，组件竖排是指组件安装到支架上时，短边与东西方向平行。直观如图1、图2。

图1组件竖向排布

图2组件横向排布

二、组件横排比竖排对占地和支架用量多?

1、横排竖排占地面积比较

组件横排竖排占地一样多。我们先来说占地问题，有人说组件横排比竖排占地多，我们来研究一下，组件占地是在一定倾角的条件前排组件不遮挡后排(通常按冬至日真太阳时9：00-15：00前排不遮挡后排)。那么只要组件容量一定，倾角一定，组件横排与竖排占地一样多，利用简单的平行四边形就可计算得出。所谓的组件横排之后支架变高，阵列间距加大，只是中间视觉过程，实际占地几乎一样。

我们以30°倾角，3.0的影子倍率，40块尺寸为1650*992的组件，组件与组件间隔0.01米为例，实际计算占地面积。组件横排为南北方向横排4块，东西方向10块;组件竖排为南北方向竖向2块，东西方向20块。

图3 组件4×10 横排占地

图4 组件2×20 竖排占地

图5 组件2×10 竖排2 个阵列占地

由图3可计算，组件横排占地156.925平米;由图4可计算，组件竖排2×20占地156.875平米;由图5可计算，组件竖排2×10竖排2个阵列占地面积为157.580平米。

组件横排竖排占地几乎一致。

2、横排竖排支架用钢量

支架用钢量理论上一样。支架是将组件固定在上面，并支撑组件自重、抗风雪载荷等的结构。在同一地区风雪载荷固定，组件倾角一致的条件下，被用支架来支撑的组件数量一定前提下，支架用钢量是一样的。在实际设计中，组件横排4排组件需要5根梁，可能横排用钢量稍多一点，但其南北方向檩条用量会少，经部分设计院专家优化，实际应用中组件横排与竖排用钢量几乎一致。

3、横排竖排安装难度

横排安装难度稍大。组件横排后，支架高度通常会比竖排稍高，且在南北方向需要装4排组件，难度稍大。但随着近些年光伏业的发展，组件安装队经验越来越丰富，并制作了各种组件安装辅助机构，可适应各种支架高度和形式，支架安装难度并不是阻碍组件横排普及的制约因素。

组件安装造价约占光伏电站总投资的1‰，即使横排比竖排安装造价提高10%，也仅会增加造价的万分之一，相比于发电量的增量，至少相差一个数量级。

4、横排竖排隐性收益

(1)阵列间距加大，运营方便

上面我们讲到横排支架增高，安装难度稍增，现在它的优势体现出来了。在纬度较小或支架倾角小的地区，我们会发现阵列间距较小，组件清洗时，稍大一点的车辆很难通过。另外，在光伏与农业等其他形式结合的电站，阵列间距小，农业作业或其他作业时非常不方便。

在相同影子倍率条件下，支架越高，阵列间距越大，横排时支架稍高，阵列间距也相应增大，间距即可应用。

(2)光伏专用缆用量减小

另外，组件横排4排可安装2个组串，光伏专用缆U型串线后，直流侧更集中，如图6所示，每个组串的电缆利用组件自带正负极线即可完成，1×4mm2电缆用量会减小，线损也会相应降低。而组件竖排时，如图7所示，需要另接两根电缆到汇流箱，线缆用量增大，线损也加大。

图6 组件横排组串串线方式

图7 组件竖排组串串线方式

注：竖排为什么不接2串?为保证组件正负极在同一侧，通常采用2排组件U型串线，只接1串。否则，每个组串都会多用一个阵列长度的光伏专用电缆，增大初始投资和运行线损。

三、组件横排比竖排发电量高?

1、理论

说到组件排布理论基础，首先是由组件构成决定的。我们先来看看组件的组合原理，如图8所示，以通常的60片电池片组件为例，由60片电池片串联而成，每20片加装1个旁路二极管，且电池片串联方向基本是东西方向U型回路。

图8 组件电路图

组件电路结构的特点决定了组件抗遮挡能力的不同。因为遮挡以靠近地面居多，我们以靠近地面的2排电池片被遮挡为例，说明遮挡对发电性能的影响。

图9遮挡一块组件最下边两排电池片，横向排布时，最下边的旁路二极管导通，上边2排电池片继续有功率输出。

图10遮挡一块组件最下边两排电池片，竖向排布时，组件中的每一路均有电池片被遮挡，电路断路，3排电池片均无功率输出。

图9 组件横向遮挡图

图10 组件竖向遮挡图

因为太阳每天都是从地平线升起，地平线落下，那么在支架不可能布臵的无限远的情况下，至少在太阳起落时，组件遮挡是存在的，这也从理论上证明了组件横排抗遮挡能力更强。

2、实验

笔者于2010年1月25日在内蒙古呼和浩特市5MWp电站搭建实验台，测试S-145D、S-165D、S-165DA、S-180C共4种组件横向竖向遮挡对输出电性能的影响，验证理论与实践差异，见表1、表2。

表1 S-145D与S-165D组件遮挡实测值

由表1可看出，组件在横向遮挡50%时，S-145D与S-165D组件的功率损失分别为26.46%和14.18%;而相同组件在竖向遮挡50%时，功率损失分别为97.60%和99.23%。

表2 S-165DA与S-180C组件遮挡实测值

笔者于2010年9月13日在呼和浩特又测试了S-280D多晶硅组件在不同遮挡情况下的输出电性能，见表3。

表3 S-280D组件遮挡实测值

由表3可看出，S-280D组件在横向遮挡50%时，功率损失分别为21.03%和18.37%;而相同组件在竖向遮挡50%时，功率损失分别为99.62%和99.67%，组件电流几乎为零。

由此可见组件横向排布时，抗遮挡能力更强。

3、实践

从2010年开始，在笔者所在公司建设的超过200MWp电站均采用组件横向排布，在实践中也实实在在享受到了组件横排抗遮挡能力强带来的收益。

四、横排竖排应用浅析

1、什么情况用横排，什么情况用竖排

(1)西北平坦地面电站

在相对平坦的地面电站，在太阳升起和落下的一段时间内，都会发生前排组件平行遮挡后排的情况，折合散射、反射等因素后，我们按早晚横排比竖排少遮挡10分钟估算。考虑到太阳升起和落山时，辐照度下降，按输出功率是最大输出功率的15%计算。对于一座年利用小时数1500小时的电站，横排比竖排发电量多1.2%。

注：不同纬度、不同辐照条件下，发电量增益不同，但对于遮挡不可避免的条件下，组件横排抗遮挡能力强于竖排。

(2)山地、坡地光伏电站

现在光伏电站与农业、林业结合增多，不可避免的在山地、坡地等不平坦的地形建设，那么复杂地形组件排布如何选择呢?

对于利用山地南坡和北坡建设的电站，与平地类似，横排优于竖排。

对于利用利用部分东坡和西坡建设的电站，太阳早上升起时，东坡首先照到太阳，西坡有遮挡，随着太阳逐渐升高并向南移动，西坡逐渐照到太阳，东坡有遮挡，可以看出遮挡仍大致与组件长边平行。太阳在南北回归线之间移动，加之我国大部分建光伏电站的地区在北回归线以北，所以定性的角度讲，在山地、坡地等不规则地区，组件横排抗遮挡能力大于竖排。

(3)分布式屋顶 周边有遮挡时

对于安装于房顶的分布式光伏电站，如果是空旷无遮挡且有倾角安装时，与地面电站相同。对于有电线杆或天线等竖向遮挡，且无法避开时，如果是遮挡物较多可考虑竖排安装。如果是竖向遮挡只是极个别现象时，对于有倾角安装的电站，我们仍推荐横排安装。因为，横排安装不仅能提高发电量，而且一般屋顶分布式电站倾角较小，组件过道就很窄，不利于检修、清洗等，如果组件横排，可安装多块组件，支架变大，过道就变大，更便于检修(占地面积并不增大)。

2、组串式、集散式逆变器多路MPPT跟踪时候(横安2串，竖安1串)

对于组串式、集散式逆变器多路MPPT的情况，组件横排也有其特有优势。因为组件横排时，通常在南北方向上布臵4排，如图6所示，这样每个支架即可设计2串，可将每个支架最上面一串接到同一MPPT中，在下面一排遮挡时，上面仍可发电，这样理论上可更有效提供发电量效率。而组件竖排时，如图7所示，通常在南北方向上布臵2排，这2排接到同一个组串中，没有横排时2个独立组串的优势。

综上，对于组串式、集散式多路MPPT逆变器的电站，组件横排优势大于竖排。

五、绝知此事要躬行

说到这里组件横向排布竖向排布的问题已经研究清楚了，为进一步确认此问题，国内新能源权威检测认证机构北京鉴衡认证中心在内蒙古建设了光伏电站野外实证基地，在设备材料一致的条件下，定量研究组件横向和竖向排布对发电量的影响。

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