众所周知，屋顶安装光伏系统时，组件朝向对系统发电量有着较大影响。以北半球为例，光伏组件应尽可能朝向正南方向安装，这样可以最大程度地接收太阳能。然而，在实际应用中，受到建筑布局条件和场景面积的限制，光伏组件往往无法全部以最佳朝向安装，尤其在户用光伏中，光伏组件也会安装在朝东及朝西的屋顶。
那么，东西坡朝向安装光伏，对于发电量的影响有多大呢？
多朝向屋顶中的“短板效应”
在传统的组串式逆变器系统中，由于组件之间串联连接，往往会受到“短板效应”的影响，当一串组件分布在多个朝向的屋面时，其中一面组件的发电效率降低将会影响整串组件的发电情况，进而影响到多个朝向屋面光伏组件的发电输出。
然而，面对房屋的多朝向情况，我们可以采取微型逆变器系统来解决这一问题。微逆系统采用组件级输入设计，并具备独立的最大功率点追踪（MPPT）功能，能够彻底消除“短板效应”，确保每块组件独立运行。即使组件被安装在不同朝向的屋面上，也可以将每块组件的输出最优化，使不同屋面的组件发电量互不影响，削弱多朝向带来的发电量损失。
实验模拟，发电量相差近15%
经过PVsyst模拟实验，我们以北半球中国浙江地区的屋顶光伏系统为例，进行了研究。在实验中，我们分别在正东和正西两个屋面安装了20块570W的光伏组件，设置倾角15度，系统总容量为22.8kW。实验选择了两种不同类型的逆变器，对比了同等条件下，组串式逆变器系统与微型逆变器系统的发电量差异。在冬季某一天的发电数据中，我们得到了以下模拟结果：
模拟一
系统配置1台20kW组串式逆变器
东坡发电量为30.19度，西坡发电为31.14度，总发电量61.33度，且东西坡发电功率曲线基本完全重合。
模拟二
系统配置10台昱能微型逆变器DS3D
东坡发电量为35.57度，西坡发电为36.29度，总发电量71.86度。对比东西坡发电功率曲线我们可以看到，在上午东坡发电明显好于西坡，在下午西坡发电明显好于东坡。
通过以上模拟实验结果，我们可以得知，组串式逆变器系统中的东坡与西坡组件，全天发电量均少于微型逆变器系统。主要原因在于，早上太阳从东边升起，东坡组件接受到的太阳辐照强，西坡组件接受的太阳辐照弱。其中，组串式逆变器系统中由于“短板效应”，东坡组件发电量受限于辐照度弱的西坡组件发电量，在傍晚时分，则反之，西坡组件发电量受限于辐照度弱的东坡组件发电量，东西坡组件发电量始终保持一致；微型逆变器系统由于具备组件级MPPT功能，每块组件运行独立，在上午东坡组件接受到更多的太阳辐照，发电比西坡组件多，而在下午，则反之，西坡组件发电量多于东坡组件，东西坡组件始终以最佳功率点输出且独立运行。
综上所述，通过数据计算得出，在此实验中，组串式逆变器系统相比微型逆变器系统发电量少10.53度，差异达14.7%。22.8kW的光伏系统，由于东西坡朝向，一天的发电量损失达10度之多，如果把时间长度放到一年，发电量损失约为3800度，将严重影响系统发电量及收益。
实际案例，验证模拟结果
在“昱能阳光家庭”的案例中，位于浙江台州的一户阳光棚安装案例，系统容量为27.36kW，共采用12台昱能科技微型逆变器DS3D以及48块570W的组件，平均排布在朝东（东偏南36度，组件倾角9度）及朝西（西偏北36度，组件倾角7度）两个屋面上。
通过昱能EMA智能运维系统，我们得到项目在1月4日的发电数据，当天总发电量为100.35度，其中东坡组件发电52.92度，西坡组件发电47.43度。通过观察组件功率界面，我们看到在上午：东坡组件发电功率明显大于西坡组件，在下午则反之。
通过后台数据，可知该系统在上午12点以前，东坡组件共发电28.8度，西坡组件共发电21.34度；12点以后至太阳下山，东坡组件共发电24.12度，西坡组件共发电26.09度。由于太阳辐照与组件级MPPT功能，上午东坡组件比西坡组件多发电7.46度，下午西坡组件比东坡组件多发电1.97度。若采用组串式系统，发电功率将受限于辐照度低的屋面，那么整日的发电量约为（21.34+24.12）*2=90.92度。与微型逆变器系统的实际发电量100.35度相差9.43度，少了约为9.4%。（*受实际太阳辐照等因素影响，微逆系统东西坡发电差异在上午及下午有所不同）
通过以上模拟实验和实际案例验证，我们可以看到东西坡组件在实际安装中带来的发电量损失不容小觑，严重影响电站收益。针对此类屋顶，选择微型逆变器是一个行之有效的解决方案，能够最大限度地利用太阳能资源，减少多朝向带来的发电量损失，提高系统的整体性能和经济效益。
扫一扫关注微信
