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湖北省电力勘测设计院 湖北武汉 430000
摘要：本文以某光伏电站为例，对光伏阵列基本单元（光伏组件）的排列方式进行了分析，通过计算找出了纬度与方阵排间距、方阵最佳倾角的关系，具有一定的实践指导意义，仅供参考。
关键词：光伏组件；排列方式；排间距；最佳倾角
1.方位角、倾角的选择
根据相关资料分析，某工程代表年水平面辐射见下表：
工程场地较为平整，为充分利用太阳辐射，组件采取0度方位角正南布置。水平倾角选取全年斜面辐射量最大值时的倾角布置。最佳倾角的计算，根据国际上公认的Klien和Theilacker提出的计算倾斜面上月平均太阳辐照量的方法，计算出不同倾斜面上的月平均太阳辐照量，然后进行比较，得出全年最大太阳辐照量所对应的倾角。结果如下表：
表1.1-1某工程代表年标准月辐射量
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 年总量
水平面 158.58 246.98 368.48 478.17 636.65 675.69 779.04 692.39 528.15 341.55 208.39 141.77 5255.84
表1.1-2 场址所在地太阳能辐射量在不同倾角斜面上的比较（兆焦/平方米）
水平面 33°倾角 34°倾角 35°倾角 36°倾角 37°倾角
1月 158.58 266.72 268.96 271.19 273.42 275.65
2月 246.98 372.96 374.98 378.00 380.02 382.03
3月 368.48 465.37 466.49 467.60 468.72 469.84
4月 478.17 522.72 521.64 521.64 520.56 519.48
5月 636.65 630.54 628.31 624.96 622.73 619.38
6月 675.69 637.20 633.96 630.72 626.40 623.16
7月 779.04 752.18 747.72 744.37 739.91 735.44
8月 692.39 738.79 737.68 735.44 733.21 730.98
9月 528.15 657.72 658.80 659.88 660.96 660.96
10月 341.55 491.04 493.27 496.62 498.85 501.08
11月 208.39 355.32 358.56 361.80 363.96 367.20
12月 141.77 256.68 260.03 262.26 264.49 266.72
年总量 5255.84 6147.25 6150.38 6154.49 6153.23 6151.93
上表的计算结果表明：方阵倾角在35°时，总辐射量最大，确定太阳能光伏阵列最佳安装倾角为35°。
2.阵列排布比选
2.1 组串方案
若某工程选用通用型逆变器。逆变器最大功率跟踪电压为500～850V，最大直流输入电压为1000V。根据该电压值，与串联回路在连接19～23只组件后工作电压的计算值进行比较；电池组件的工作电压和开路电压随温度变化的区间为-30?C～85?C；在满足光伏组件能当地的温度环境工作的前提下，根据光伏组件的峰值功率电压、开路电压以及温度系数等性能指标，可得出不同串联回路的工作电压如下表所示：
表2.1 不同串联回路的工作电压（-30?C至85?C电池温度下）
序号 串联回路组件数量 逆变器输入端工作电压（V） 逆变器输入端开路电压（V）
1 19 476.95～702.64 576～848.55
2 20 502.05～739.62 606.31～893.21
3 21 527.15～776.6 636.63～937.87
4 22 552.26～813.58 666.94～982.54
5 23 577.36～850.56 697.26～1027.2
选用的逆变器的MPTT电压跟踪范围为：500V～850V，允许的最大直流开路电压为1000V。当组串件数为21或22的时候，能够满足逆变器要求。
对串联回路组件数量为21和22两个方案进行比选。
方案一：串联回路组件数量为22，一级阵列需11*4布置，尺寸为18450mm*4058mm，见下图。工程共需布置1750个一级阵列。
图2.1-1 方案一阵列布置图
方案二：串联回路组件数量为21，一级阵列需14*3布置，尺寸为23490mm*3036mm，见下图。工程共需布置1840个一级阵列。
图2.1-2方案二阵列布置图
2.2 组件布置及间距设计
光伏阵列前后排之间必须保持一定距离，以免前排阵列挡住后排阵列的阳光。因此，需要确定前后排方针之间的最小距离。两排阵列之间最小距离的示意图如图所示。
图2.2-1 两排阵列之间的距离示意图
图中，L为一级光伏阵列斜平面高度，H为一级光伏阵列水平高度，B为安装倾角，a为太阳高度角，c为太阳方位角，r为太阳入射线水平面上投影在后排阵列之间的长度，d为前排阵列阴影长度，D为阵列之间的间距，e为阵列阴影在东西方向的影响长度。
摘要：本文以某光伏电站为例，对光伏阵列基本单元（光伏组件）的排列方式进行了分析，通过计算找出了纬度与方阵排间距、方阵最佳倾角的关系，具有一定的实践指导意义，仅供参考。
关键词：光伏组件；排列方式；排间距；最佳倾角
1.方位角、倾角的选择
根据相关资料分析，某工程代表年水平面辐射见下表：
工程场地较为平整，为充分利用太阳辐射，组件采取0度方位角正南布置。水平倾角选取全年斜面辐射量最大值时的倾角布置。最佳倾角的计算，根据国际上公认的Klien和Theilacker提出的计算倾斜面上月平均太阳辐照量的方法，计算出不同倾斜面上的月平均太阳辐照量，然后进行比较，得出全年最大太阳辐照量所对应的倾角。结果如下表：
表1.1-1某工程代表年标准月辐射量
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 年总量
水平面 158.58 246.98 368.48 478.17 636.65 675.69 779.04 692.39 528.15 341.55 208.39 141.77 5255.84
表1.1-2 场址所在地太阳能辐射量在不同倾角斜面上的比较（兆焦/平方米）
水平面 33°倾角 34°倾角 35°倾角 36°倾角 37°倾角
1月 158.58 266.72 268.96 271.19 273.42 275.65
2月 246.98 372.96 374.98 378.00 380.02 382.03
3月 368.48 465.37 466.49 467.60 468.72 469.84
4月 478.17 522.72 521.64 521.64 520.56 519.48
5月 636.65 630.54 628.31 624.96 622.73 619.38
6月 675.69 637.20 633.96 630.72 626.40 623.16
7月 779.04 752.18 747.72 744.37 739.91 735.44
8月 692.39 738.79 737.68 735.44 733.21 730.98
9月 528.15 657.72 658.80 659.88 660.96 660.96
10月 341.55 491.04 493.27 496.62 498.85 501.08
11月 208.39 355.32 358.56 361.80 363.96 367.20
12月 141.77 256.68 260.03 262.26 264.49 266.72
年总量 5255.84 6147.25 6150.38 6154.49 6153.23 6151.93
上表的计算结果表明：方阵倾角在35°时，总辐射量最大，确定太阳能光伏阵列最佳安装倾角为35°。
2.阵列排布比选
2.1 组串方案
若某工程选用通用型逆变器。逆变器最大功率跟踪电压为500～850V，最大直流输入电压为1000V。根据该电压值，与串联回路在连接19～23只组件后工作电压的计算值进行比较；电池组件的工作电压和开路电压随温度变化的区间为-30?C～85?C；在满足光伏组件能当地的温度环境工作的前提下，根据光伏组件的峰值功率电压、开路电压以及温度系数等性能指标，可得出不同串联回路的工作电压如下表所示：
表2.1 不同串联回路的工作电压（-30?C至85?C电池温度下）
序号 串联回路组件数量 逆变器输入端工作电压（V） 逆变器输入端开路电压（V）
1 19 476.95～702.64 576～848.55
2 20 502.05～739.62 606.31～893.21
3 21 527.15～776.6 636.63～937.87
4 22 552.26～813.58 666.94～982.54
5 23 577.36～850.56 697.26～1027.2
选用的逆变器的MPTT电压跟踪范围为：500V～850V，允许的最大直流开路电压为1000V。当组串件数为21或22的时候，能够满足逆变器要求。
对串联回路组件数量为21和22两个方案进行比选。
方案一：串联回路组件数量为22，一级阵列需11*4布置，尺寸为18450mm*4058mm，见下图。工程共需布置1750个一级阵列。
图2.1-1 方案一阵列布置图
方案二：串联回路组件数量为21，一级阵列需14*3布置，尺寸为23490mm*3036mm，见下图。工程共需布置1840个一级阵列。
图2.1-2方案二阵列布置图
2.2 组件布置及间距设计
光伏阵列前后排之间必须保持一定距离，以免前排阵列挡住后排阵列的阳光。因此，需要确定前后排方针之间的最小距离。两排阵列之间最小距离的示意图如图所示。
图2.2-1 两排阵列之间的距离示意图
图中，L为一级光伏阵列斜平面高度，H为一级光伏阵列水平高度，B为安装倾角，a为太阳高度角，c为太阳方位角，r为太阳入射线水平面上投影在后排阵列之间的长度，d为前排阵列阴影长度，D为阵列之间的间距，e为阵列阴影在东西方向的影响长度。