光伏电站电池板横放与竖放对发电量影响分析-索比太阳能光伏网.DOC

光伏电站电池板横放与竖放对发电量影响分析 2014-08-15?华为智能光伏电站解决方案 自从光伏电站投资回报由原来的建站补贴改为度电补贴后，怎样提升光伏电站发电量成了大家越来越关心的课题。在光伏电站中，我们经常看到有的电站电池板横放---每个支架放四排组件，而有的电站选择电池板竖放---每个支架放两排组件。很简单的两种摆放方式，似乎都一样，但仔细研究一下，电池板的横放与竖放对发电量会有不一样的影响。 2.电池组件电路原理 以常用的255Wp晶硅电池板为例，每块电池板由60片小片组成，其中每20片构成一小串，每串都有一个旁路二极管。 当电池组件出现局部遮挡或损坏时，容易出现热斑效应不能发电。这时，旁路二极管导通，让其它正常的电池片所产生的电流从二极管通过，使太阳能发电系统继续发电。 3.早晚遮挡对横/竖向电池板影响 早晚前后排遮挡时，阴影呈和地面平行的带状遮挡。早晨遮挡阴影从上到下逐步移出电池板，下午遮挡阴影从下到到上移动，最后遮挡全部电池板。 3.1遮挡对竖向放置组件影响 图4为竖向早晚遮挡情况图，60个电池小片下面的部分电池小片被遮挡示意图。 将电池板电路展开，等效图如下： 每小串电池都有电池片被遮挡，所以电池组件的最大输出电流由被遮挡的电池片限制。如图6正常电池片IV曲线为i1,由于电池片电流和光照相关，被遮挡电池片电流急剧下降，IV曲线为i2，串在一起的组件输出IV曲线i3，组件输出功率大大减少。 3.2遮挡对横向放置组件影响 图7为横向早晚遮挡情况图，60个电池小片下面的部分被遮挡。由于单元电池片的输出电流与光照强度有关，被遮挡单元的输出电流将急剧下降。但由于该单元有旁路二极管，整个电池板的输出电流将从二极管中流过。如图8中红线所示，这样电池板的输出为两个没有受遮挡的电池片组，表现为输出MPPT电压降低为原来的2/3，输出MPPT电流不变，电池板还有接近2/3的输出功率。 将电池板电路展开等效电路图如下: 第一小串电池有被遮挡电池片，所以该小串的最大输出电流由被遮挡的电池片限制。可另外2小串没有被遮挡电池片，依然可正常输出电流。其它2小串的电流从第一小串的旁路二极管流过。这样电池板的输出为另外两个没有受遮挡的电池片组，表现为输出MPPT电压降低为原来的2/3，输出MPPT电流不变，电池板还有接近2/3的输出功率。如图9正常电池片IV曲线为i1,由于电池片电流和光照相关，被遮挡电池片IV曲线为i2，串在一起的组件输出IV曲线i3，整个电池板的输出功率还是非常大。 3.3遮挡对于电池板组串的影响 局部遮挡对于电池板组串的影响与对电池片影响方式相似。在电站前后排成的遮挡规则地覆盖到每一块电池板的情况下，电池板组串可视为电池板的简单叠加。当前后排造成的遮挡没有覆盖组串内所有电池板的情况下，该组串可以视为正常电池板和遮挡电池板的串联模型，按照相似的方式进行分析。 3.4局部遮挡对于组串式和集中式大机发电量的影响 以横向排布为例，由于电池板上下层占比为1：1，因此，当出现局部遮挡时，对于集中式大机方案，电池方阵的输出可以等效为图8所示的功率曲线和正常的功率曲线相并联的模型，并联后的MW方阵输出功率曲线如下图10所示。其中红线为局部遮挡的组串，对应横向布置的下排组串，黑线为无遮挡组串，对应横向布置的上层组串，蓝线为二者1：1并联后的总输出电压/电流曲线。从图中可以看出，遮挡组串的最大功率点位于U1处，未遮挡组串的最大功率点位于U2处，两者并联后的最大功率点位于U3处。组串式方案中，逆变器可以分别追踪各组串的MPPT点，对应U1和U2。而在集中式大机方案中，只能将并联后的组串作为一个整体进行MPPT跟踪，这样工作点将位于U3，该工作点对于受遮挡组串和未受遮挡组串来说，均不是其最大功率点，因此集中式方案将导致功率损失。因此，即使在横向布置的方式下，能够对组串进行独立MPPT跟踪的组串式方案也能够提升系统发电量。 4.总结 通过原理分析与实际测试可得到如下结论： 1.当前后排电池板出现遮挡时，横向放置电池板比竖向放置电池板能输出更多功率。 2.未遮挡电池板组串和局部遮挡电池板组串并联在一起会形成多峰，不可避免的出现部分功率损失。用多路MPPT分开单独追踪，电池板可输出更多功率。 3.局部遮挡电池组串的最大功率点电压是正常工作电压的2/3甚至1/3，工作电压更宽的逆变器可以输出更多功率。当电池板横向放置时，多路MPPT能使遮挡电池组串与未遮挡电池组串分开追踪。组串式逆变器由于工作电压范围宽，组串单独跟踪，可最大限度的让电池板输出功率。而集中式逆变器由于所有组串并在一起，没有遮挡的组串最大功率点在600V，且工作电压在400V以下无法工作，基本不能使遮挡电池组串输出最大功率。 在我国西北陕甘宁地区，冬季的2~3个月会存在早晚阴影遮