在光伏電站的設(shè)計中，光伏組件的放置有兩種設(shè)計方案：

方案一：豎向布置，如下圖所示。

圖1：光伏組件豎向布置的光伏電站

方案二：橫向布置，如下圖。

圖2：光伏組件橫向布置的光伏電站

豎向布置安裝方便，橫向布置時，最上面的一塊安裝比較費勁!這就影響了施工進度。

經(jīng)過與業(yè)內(nèi)的多位專家探討之后，發(fā)現(xiàn)一橫、一豎，對發(fā)電量的影響太大了!逐步說明這個問題。

1、前后遮擋造成電站電量損失

在電站設(shè)計過程中，陣列間距是非常重要的一個參數(shù)。由于土地面積的限制，陣列間距一般只考慮冬至日6個小時不遮擋。然而，6小時之外，太陽能輻照度仍是足以發(fā)電的。從本人獲得的光伏電站的實測數(shù)據(jù)來看，大部分電站冬至日的發(fā)電時間在7小時以上，在西部甚至可以達到9個小時。(一個簡單的判別方法，日照時數(shù)是輻射強度≥120W/m2的時間長度，而輻射強度≥50W/m2時，逆變器就可以向電網(wǎng)供電。因此，當12月份的日照時數(shù)在6h以上時，發(fā)電時間肯定大于6h。)

結(jié)論1：我們?yōu)榱藴p少占地面積，在早晚前后光伏方陣必然會有遮擋，造成發(fā)電量損失。

2、光伏組件都有旁路二極管

熱斑效應(yīng)：一串聯(lián)支路中被遮蔽的太陽電池組件，將被當作負載消耗其他有光照的太陽電池組件所產(chǎn)生的能量，被遮蔽的太陽電池組件此時會發(fā)熱，這就是熱斑效應(yīng)。

這種效應(yīng)能嚴重的破壞太陽電池。有光照的太陽電池所產(chǎn)生的部分能量，都可能被遮蔽的電池所消耗。為了防止太陽電池由于熱斑效應(yīng)而遭受破壞，最好在太陽電池組件的正負極間并聯(lián)一個旁路二極管，以避免光照組件所產(chǎn)生的能量被受遮蔽的組件所消耗。因此，旁路二極管的作用就是：當電池片出現(xiàn)熱斑效應(yīng)不能發(fā)電時，起旁路作用，讓其它電池片所產(chǎn)生的電流從二極管流出，使太陽能發(fā)電系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)電，不會因為某一片電池片出現(xiàn)問題而產(chǎn)生發(fā)電電路不通的情況。

上一張60片的光伏組件的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖3：光伏組件的電路結(jié)構(gòu)圖

結(jié)論2：光伏組件式需要旁路二極管的。

3、二極管在縱向遮擋和橫向遮擋時的作用

圖4：縱向布置時被遮擋的圖

圖5：橫向布置時被遮擋的圖

當組件縱向排布時，陰影會同時遮擋3個電池串，3個二極管若全部正向?qū)ǎ瑒t組件沒有功率輸出，3個二極管若沒有全部正向?qū)ǎ瑒t組件產(chǎn)生的功率會全部被遮擋電池消耗，組件也沒有功率輸出。

當組件橫向排布時，陰影只遮擋1個電池串，被遮擋電池串對應(yīng)的旁路二極管會承受正壓而導(dǎo)通，這時被遮擋電池串產(chǎn)生的功率全部被遮擋電池消耗，同時二極管正向?qū)ǎ梢员苊獗徽趽蹼姵叵奈幢徽趽蹼姵卮a(chǎn)生的功率，另外2個電池串可以正常輸出功率。

結(jié)論3：縱向遮擋，3串都受影響，3串的輸出功率都降低；橫向遮擋，只有1串受影響，另外2串正常工作。

標準測試條件(即溫度25℃，光譜分布AM1.5，輻照強度是1000W/m2，)下，未遮擋、縱向遮擋、橫向遮擋的輸出功率圖：

圖6 ：組件未被遮擋時的輸出功率如下圖

圖7：縱向遮擋(圖4遮擋方式)時組件的輸出功率如下圖

圖8 ：橫向遮擋(圖5遮擋方式)時組件的輸出功率如下圖

從圖中可以看到，組件橫向遮擋電池片時，組件的輸出功率約為正常輸出功率的2/3，說明二極管導(dǎo)通，起到保護作用，組件縱向遮擋電池片時，組件幾乎沒有功率輸出，測試結(jié)果與理論一致。

結(jié)論4：在光伏電站中組件采用橫向排布，可以減少陰影遮擋造成的發(fā)電量損失。

為了更好的說明這一問題，借用網(wǎng)友“李京大明”的一組實驗實測的數(shù)據(jù)來說明。

采用了下面7種不同的遮擋方式。

這7種遮擋方式中，方案2和方案6、方案3和方案7的遮擋量基本相同。那他們的輸出功率呢?看下表。

可以看出，方案6的輸出功率遠大于方案2，方案7的輸出功率遠大于方案3。縱向安裝陰影遮擋后，二極管全部導(dǎo)通，在這種情況下，組件的電流是很低，小于1A;橫向安裝陰影遮擋后，僅有一個二極管導(dǎo)通，其余兩個是正常的，所以功率降低不大。

3、小結(jié)

組件采用橫向、豎向布置的優(yōu)缺點如下表。