前言：做光伏電站設(shè)計(jì)工作多年，我的一個(gè)體會(huì)是：很多業(yè)主對(duì)光伏電站的設(shè)計(jì)工作非常不重視。他們認(rèn)為，相對(duì)于火電站、水電站，甚至于相對(duì)于風(fēng)電場，光伏電站的設(shè)計(jì)太簡單，尤其是場區(qū)部分（除升壓變電站以外），幾乎沒有什么技術(shù)含量。有的業(yè)主甚至跟我說過“你們不就是把以前的圖紙copy一下?lián)Q個(gè)圖簽嗎，根本布置那么多設(shè)計(jì)費(fèi)！”我承認(rèn)，圖紙的使用有延續(xù)性，但絕對(duì)不是簡單的Ctrl+C和Ctrl+V那么簡單！每一個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，我們都是用心的！只不過，你們看到的是結(jié)果，沒看到中間復(fù)雜的演算過程。所以，我想用一個(gè)系列告訴大家，每個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)都是設(shè)計(jì)者用心之作，設(shè)計(jì)上的一個(gè)小小改進(jìn)，可能讓你的電站施工費(fèi)用降低，后期運(yùn)維更方便，發(fā)電收入提高！

　　從幾個(gè)小細(xì)節(jié)說一下我自己設(shè)計(jì)思路的變化。先從看似最簡單的光伏方陣設(shè)計(jì)開始吧。

　　光伏方陣（ solar cell array）：由若干個(gè)光伏組件在機(jī)械和電氣上按一定方式組裝在一起并且有固定的支撐結(jié)構(gòu)而構(gòu)成的直流發(fā)電單元，地基、太陽跟蹤器、溫度控制器等類似的部件不包括在方陣中。

　　下面幾張圖是我不同時(shí)期的，針對(duì)平坦地勢（非丘陵、山地）光伏方陣設(shè)計(jì)圖紙。

　　圖1：長31.596m×寬4.028m=127.3m2（16串4并）

　　圖2：長33.38m×寬3.016m=100.7m2（20串3并）

　　圖3：長20.22m×寬3.32m=67.1m2（20串2并）

　　圖4：長22.244m×寬3.32m=73.9m2（22串2并）

　　圖5：長18.35m×寬4.028m=73.9m2（22串2并）

　　圖1（我做的第一張圖紙，可以當(dāng)作反面教材）采用72片的光伏組件（尺寸：1956mm×992mm），每個(gè)方陣上16串4并共64塊組件（為什么這個(gè)設(shè)計(jì)我自己也不清楚，完全是照貓畫虎，看已建成的電站這么設(shè)計(jì)，也就這么設(shè)計(jì)了）。

　　2008年底的時(shí)候，設(shè)計(jì)規(guī)范還沒出來。為了弄清串聯(lián)方案問題，我請教了吳達(dá)成老師和王斯成老師，又到國家圖書館和網(wǎng)上查閱了大量的資料，最后終于弄明白，串并聯(lián)設(shè)計(jì)方案是用幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算出來的：1）當(dāng)?shù)氐臉O端低溫和極端高溫； 2）光伏組件的開路電價(jià)和最佳工作電壓；3）逆變器的的最大開路電壓和MPPT電壓?；仡^算一下，果然應(yīng)該是16串。弄清楚這個(gè)，自己還小得意了一下。

　　圖1方案缺點(diǎn)： 72片的組件尺寸大，搬運(yùn)不方便；每個(gè)方陣設(shè)計(jì)成4并，加上離地高度，總高度大約有3m，安裝起來特別麻煩。

　　圖2的改進(jìn)措施：1）采用尺寸相對(duì)小的60片的光伏組件（尺寸：1650mm×992mm）。2）60片的電壓相對(duì)較低，計(jì)算結(jié)果為應(yīng)采用20個(gè)組件串聯(lián)的方式。3）每個(gè)方陣減少1個(gè)并聯(lián)支路，采用20串3并的方案，以方案安裝。

　　圖2方案的缺點(diǎn)：陣列的長度太長，有33m。即使是非常平坦的戈壁，33m的長得支架兩端高差也會(huì)很大，無法靠基礎(chǔ)高差來矯正，所以場平的工作量非常大。

　　圖3的改進(jìn)措施：采用20串2并的方案，并且將光伏組件豎向布置。這樣一來：1）單個(gè)方陣長度變短，高差可用基礎(chǔ)矯正，幾乎不用做場平；2）寬度方向只有2塊，安裝非常方便，速度快。因此，這種方案也是后來被使用最廣泛的設(shè)計(jì)方案。

　　圖3的缺點(diǎn)：每個(gè)方陣變小了，方陣的數(shù)量就增加了。由于陣列之間都是要留有間距的，所以每個(gè)1MW單元的占地就增加了。

　　圖4的改進(jìn)措施：隨著逆變器的技術(shù)進(jìn)步，主流逆變器的最大開路電壓提高到1000V。這樣，每個(gè)組串就可以變成22個(gè)組件，每個(gè)方陣變成44塊組件。1）每個(gè)支路電壓升高，線損降低；2）支路數(shù)量減少，匯流箱數(shù)量減少；3）方陣數(shù)量減少10%，相應(yīng)的費(fèi)用會(huì)降低。

　　圖4的缺點(diǎn)：很多業(yè)主反應(yīng)，早晨、傍晚的時(shí)候，下沿發(fā)生陰影遮擋時(shí)幾乎沒有發(fā)電量。

　　圖5的改進(jìn)措施：將豎向布置改為橫向布置。一次評(píng)審會(huì)上，上海院的郭家寶老師提出，組件還是要橫向布置。根據(jù)郭老師的講解，我回來又查閱了一些資料，弄清問題的關(guān)鍵：為了避免熱斑效應(yīng)，光伏組件有3路旁路二極管，如下圖所示。

　　如果擋住短邊的下沿（豎向布置），則電池內(nèi)的3個(gè)支路都被擋住，發(fā)電都會(huì)大幅降低；如果擋住長邊的下沿（橫向布置），只有1個(gè)支路受影響，其他2個(gè)支路還可以正常輸出。

　　設(shè)計(jì)時(shí)的陣列間距只考慮冬至日6小時(shí)不遮擋，其實(shí)是犧牲了早晚的發(fā)電量。相對(duì)于豎向布置，橫向布置能提高早晚的發(fā)電量，提高經(jīng)濟(jì)效益。

　　除了早晚的陰影遮擋，還有兩種情況：1）清洗時(shí)，水漬往往都在下沿積累一層污垢；2）下雪時(shí)，雪順著組件滑落，也會(huì)在下沿積上一層。這兩種情況下，橫向布置時(shí)的發(fā)電量會(huì)相對(duì)較高。

　　圖5的方案雖然會(huì)增加安裝難度，但組件安裝成本占總投資比例極低，且項(xiàng)目收益對(duì)投資的敏感性低。由于光伏項(xiàng)目的上網(wǎng)電價(jià)為0.9~1元/kWh，項(xiàng)目收益對(duì)發(fā)電量的變化最敏感，發(fā)電量的提高能明顯提高項(xiàng)目收益。因此，透過前期增加少量投資來獲得長期的發(fā)電量收益是值得的。