光伏组件横装方法的优化

王芳 陈圣金 卢凯 陆川 吴星亮

摘 要：太阳能光伏发电作为一种新兴的绿色能源已经得到了较为广泛的应用，但由于光伏组件的一般安装在建筑物的顶上向阳处，所以其安装结构尤其要考虑到安装难度、稳定、安全等性能。目前横排安装方式较竖排安装方式存在压块数量多、安装难度大、安装支架高等问题，造成材料浪费。本文针对这一现状，在不影响光伏支架稳定性和安全性的前提下，提供了新的横装方法，达到节省材料的目的。

关键词：光伏；横装；优化

Abstract：Solar photovoltaic power has been widely used as a new type of green energy. However， since the photovoltaic components are generally installed towards the sun on the top of the building， the installation difficulty， stability， security and other properties of their installation structure of must be taken into account in particular. At present， the horizontal installation method compared with the vertical installation method uses more bulks ， more difficult to install， and larger installion heigh which causes material waste. In view of the present situation， this paper provides a new method of guaranting g the stability and safety of the photovoltaic stent as well as saving material.

Keywords：Photovoltaic；Horizontal Installation；Optimization

中图分类号：TM615 文献标志码：A

0 引言

随着经济的增长，全球各国都面临能源缺乏和环境问题。现阶段能源的来源以化石能源居多，但其储能有限，最终将消耗殆尽，而太阳能能满足能源需求和环境要求，因此太阳能势必能为未来重要的战略新能源。而我国的光伏制造业在技术上和成本上都具备了领先优势，随着光伏电池制造技术的不断完善，生产成本的降低和光电转换效率等技术指标的不断提升，太阳能将成为未来能源结构的主导，目前光伏发电系统分为两种类型：一是集中式光伏发电，二是分布式发电系统，但无论是集中式还是分布式发电系统，组件排布均可按横排布置或竖排布置。据调查研究，目前采用光伏组件竖排布置的光伏电站更多，主要原因在于竖向排布的光伏组件安装更为方便，而采用光伏组件横排布置會导致光伏组件最上排组件安装比较麻烦，对施工进度存在一定影响。

然而，在安装容量和安装成本相同的情况下，组件横排布置安装的最大优势在于遮挡不可避免的条件下，组件横排布置抗遮挡能力强于竖排，因此效益更高。但组件横排支架高度通常会比竖排稍高，安装难度稍大，压块的用量也比较多；因安装麻烦而改用竖排布置光伏组件，这使得施工安装成本看似合理的设计却有可能会降低光伏组件全天的发电量。本文用一种安装效率高、调整方便、稳定性强、节约材料的光伏组件横排布置安装方法来解决组件横排布置时碰到的问题。

1 光伏组件横排布置传统安装方法

组件横装布置最常见的安装方式是将先横梁铺设在组件最长边沿上，压块铺设在横梁上，然后第二层斜梁铺设在横梁下，这样的支架用钢量大，压块用量多。传统安装结构如图1所示。

在安装过程中发现图1所示的传统安装结构有4大问题：

（1）压块安装数量多。如图1所示在4块组件横装的情况下，两端的每块组件长边安装两个侧压块，横排相邻的组件的长边再安装两个中压块，合计每块组件平均使用3个压块固定。

（2）支架用钢量大。压块下铺设整条横梁，横梁下铺设斜梁，斜梁的长度取决于各条横梁间距的总和。

（3）安装困难。组件横排后，支架高度比较高，最上面的一块安装比较费劲。

（4）采用两边固定，一旦其中一块组件发生脱落，其他电池组件也会发生连续的脱落情况。

2 新安装方法

新的安装方法是将一个侧压块压在组件的短边外侧，横排相邻的组件安装两块中压块，竖排相邻的组件安装一块中压块，然后第二层斜梁铺设在横梁下，这样的斜梁的长度可以减少，可以节省支架用钢量，如图2所示。

新的安装方法有如下4个优点：

（1）压块为公用压块，压块数量每块平均组件为两块。

（2）斜梁不需要超过两块组件宽度的总长，斜梁长度减小，用钢量降低。

（3）组件安装中，安装在两侧的横梁平行距离偏差可以较大，组件仍然可以安装固定。

（4）采用三边固定，每条只采用一个压块即可实现稳定的固定，实用的压块组件数量减少，安装效率提升。

3 新方法组件安装可行性实验

实验方法：按照选取的压块位置，固定组件，正面朝上固定放置沙袋，产生5400Pa的压强（相当于风压和雪压），反面朝上的时放置沙袋产生3600Pa压强（相当于风压），并在放置1h后，实验环境如图4和图5所示放置，对组件做测试组件功率。

如图3所示，当a=150mm，b=198mm 时，当组件反面使用3.6kN/ m2的力，组件正面使用5.4kN/ m2的力时，实验内容如图4和图5所示。

经过3轮这样的试验，通过EL测试，测试结论：组件机载实验后未出现不可恢复变形，功率衰减0.48%，实验后产生较小衰减，不影响组件功率。

如图3所示，当a=250mm，b=198mm时，当组件反面使用3.6kN/m2的力，组件正面使用5.4kN/m2的力时，实验内容如图4、图5所示，测试结论：功率衰减≤0.65%，组件无不可逆形变。

如图3所示，当a=250mm，b=408mm 时，当组件反面使用3.6kN/m2的力，组件正面使用5.4kN/m2的力时，实验内容如图4、图5所示，测试结论：功率衰减≤0.54%，组件无不可逆形变。

通过上述3个实验可以证明在满足实测正面5.4kN/m2

和背面5.4kN/m2的作用力下可以给出压块的安装范围A：150mm～250mm；B：198mm～408mm。

结语

本文提供了一种安装效率高，调整方便，安装稳定性强，在节省光伏支架钢材同时减少压块使用数量的横装组件方法。且根据上文实验所述，组件安装压块的最优位置为：A：150mm～250mm；B：198mm～408mm。

参考文献

[1]诸荣耀，沈道军，罗易，等.分布式光伏电源并网出力概率分布模型的研究[J].电工技术，2016（4）：10-11.

[2]江华.国内外光伏产业发展现状与趋势[J].太阳能，2016（12）：15-17.