在光伏电站中，组件横向排布还是竖向排布算是一个老生常谈的问题了。在过去也有过不少文章对此进行过介绍：根据组件旁路二级管设置的特点，当部分组件被前排组件遮挡时，组件横向布置相对于组件竖向布置，能够保留更多的发电能力。如图1所示，横向布置的组件最下面一排电池片受到遮挡后，由于旁路二极管的存在，对于这个电池组件来说受影响的电池片只有最下面的回路中的20片，而上面两个回路中的40片不受影响；而竖向布置的组件在这种情况下，所有电池片都受到影响。
▲图1 组件结构及遮挡示意
那么在知道这种现象以后，我们会希望进一步知道，这种影响的差异到底有多大。参考以往网上的文章中，有人做过实验，在同样遮挡比例下，横向布置的组件损失约20%功率时，竖向布置的组件损失已经超过90%接近于100%。
从这个结果来看，两种方案的差异是非常大的，但这个实验只是针对于局部时间点而言。而我们更希望知道的是这种差异对于整个光伏电站而言，一年的发电量影响有多少。 考虑到实际发生前后排遮挡的时间都在辐射量较低的时间，同时从局部遮挡到全部遮挡这个过程也不会持续太长时间，因此可以肯定，实际的发电量差异应该不会太大。不过要找两个外部条件接近，同时一个采用组件横排、一个采用组件竖排布置的光伏系统做一年的试验也不太现实，因此考虑采用光伏系统模拟这个较为容易实现的方式进行比较。
光伏系统的模拟采用PVsyst软件进行，假设项目地为北京，以系统中的一台50kW组串式逆变器及其接入的组件串为观察对象，该组串式逆变器连接8个组件串，每个组件串联22块。
采用35°安装倾角，每个光伏支架安装两个组串，共44块组件，分别采用横排布置和竖排布置两种方案：横排布置采用4×11布置，竖排布置采用2×22布置。南北间距均根据GB50797-2012中的公式进行计算，不进行放大或缩小。
在PVsyst中进行三维建模，模型如图2所示：
▲图2 PVsyst模型
图中蓝色的为本次所要研究对比的光伏组件安装区域，共4个支架8个组串；红色区域表示其周边的其他光伏阵列，这些阵列只作为遮挡物，而不接收辐射。组件横排布置和竖排布置的模型尺寸和南北间距不同，其他结构相同。
要模拟组件的横排和竖排布置，就需要将模拟精确到组件的三个旁路二极管，所以在建模时必须要在PVsyst进行Module layout的设置。
在Module layout中分别采用两种方案：4×11组件横排布置（如图3）和2×22组件竖排布置（如图4），由于采用的是组串式逆变器，为了公平起见，两种方案均采用上下分列的串联方式，同时将上面的组串接入同一路MPPT，而下面的组串接入另一路MPPT。
▲图3 4×11组件横排布置及组串划分
▲图4 2×22组件竖排布置及组串划分
设置完成后进行阴影模拟，计算发电量，在最后计算结果中取光伏阵列的输出功率作为比较对象，其输出结果如下：
▼表1 光伏阵列出口处各月及年总电流对比表（单位kWh）
从表格可以看出，夏季月份两者差异很小，冬季月份差异略大一些，但总体差异并不大，两者的年总量相比相差了0.24%。
从模拟结果来看，组件横排和竖排布置确实会产生一定的发电量差异，但在外部条件相同的情况下，两者的差异并不大。所以在方案优化时，如果条件允许，可以选择横排布置；但如果有其他因素限制，比如支架、地形等等，则不必强求于横排布置。
以上的模拟当然也可以用在一些其他的地方，比如组串上下分列和组串左右分列有多大区别等等。
文章来源：坎德拉学院
