▲圖1組件結構及遮擋示意
那么在知道這種現象以后，我們會(huì )希望進(jìn)一步知道，這種影響的差異到底有多大。參考以往網(wǎng)上的文章中，有人做過(guò)實(shí)驗，在同樣遮擋比例下，橫向布置的組件損失約20%功率時(shí)，豎向布置的組件損失已經(jīng)超過(guò)90%接近于100%。
從這個(gè)結果來(lái)看，兩種方案的差異是非常大的，但這個(gè)實(shí)驗只是針對于局部時(shí)間點(diǎn)而言。而我們更希望知道的是這種差異對于整個(gè)光伏電站而言，一年的發(fā)電量影響有多少?？紤]到實(shí)際發(fā)生前后排遮擋的時(shí)間都在輻射量較低的時(shí)間，同時(shí)從局部遮擋到全部遮擋這個(gè)過(guò)程也不會(huì )持續太長(cháng)時(shí)間，因此可以肯定，實(shí)際的發(fā)電量差異應該不會(huì )太大。不過(guò)要找兩個(gè)外部條件接近，同時(shí)一個(gè)采用組件橫排、一個(gè)采用組件豎排布置的光伏系統做一年的試驗也不太現實(shí)，因此考慮采用光伏系統模擬這個(gè)較為容易實(shí)現的方式進(jìn)行比較。
光伏系統的模擬采用PVsyst軟件進(jìn)行，假設項目地為北京，以系統中的一臺50kW組串式逆變器及其接入的組件串為觀(guān)察對象，該組串式逆變器連接8個(gè)組件串，每個(gè)組件串聯(lián)22塊。
采用35°安裝傾角，每個(gè)光伏支架安裝兩個(gè)組串，共44塊組件，分別采用橫排布置和豎排布置兩種方案：橫排布置采用4×11布置，豎排布置采用2×22布置。南北間距均根據GB50797-2012中的公式進(jìn)行計算，不進(jìn)行放大或縮小。
在PVsyst中進(jìn)行三維建模，模型如圖2所示：
▲圖2PVsyst模型
圖中藍色的為本次所要研究對比的光伏組件安裝區域，共4個(gè)支架8個(gè)組串；紅色區域表示其周邊的其他光伏陣列，這些陣列只作為遮擋物，而不接收輻射。組件橫排布置和豎排布置的模型尺寸和南北間距不同，其他結構相同。
要模擬組件的橫排和豎排布置，就需要將模擬精確到組件的三個(gè)旁路二極管，所以在建模時(shí)必須要在PVsyst進(jìn)行Modulelayout的設置。
在Modulelayout中分別采用兩種方案：4×11組件橫排布置（如圖3）和2×22組件豎排布置（如圖4），由于采用的是組串式逆變器，為了公平起見(jiàn)，兩種方案均采用上下分列的串聯(lián)方式，同時(shí)將上面的組串接入同一路MPPT，而下面的組串接入另一路MPPT。
▲圖34×11組件橫排布置及組串劃分
▲圖42×22組件豎排布置及組串劃分
設置完成后進(jìn)行陰影模擬，計算發(fā)電量，在最后計算結果中取光伏陣列的輸出功率作為比較對象，其輸出結果如下：
▼表1光伏陣列出口處各月及年總電流對比表（單位kWh）
從表格可以看出，夏季月份兩者差異很小，冬季月份差異略大一些，但總體差異并不大，兩者的年總量相比相差了0.24%。
從模擬結果來(lái)看，組件橫排和豎排布置確實(shí)會(huì )產(chǎn)生一定的發(fā)電量差異，但在外部條件相同的情況下，兩者的差異并不大。所以在方案優(yōu)化時(shí)，如果條件允許，可以選擇橫排布置；但如果有其他因素限制，比如支架、地形等等，則不必強求于橫排布置。
以上的模擬當然也可以用在一些其他的地方，比如組串上下分列和組串左右分列有多大區別等等。
