眾所周知，屋頂安裝光伏系統(tǒng)時，組件朝向?qū)ο到y(tǒng)發(fā)電量有著較大影響。以北半球為例，光伏組件應(yīng)盡可能朝向正南方向安裝，這樣可以最大程度地接收太陽能。然而，在實際應(yīng)用中，受到建筑布局條件和場景面積的限制，光伏組件往往無法全部以最佳朝向安裝，尤其在戶用光伏中，光伏組件也會安裝在朝東及朝西的屋頂。
那么，東西坡朝向安裝光伏，對于發(fā)電量的影響有多大呢?
多朝向屋頂中的“短板效應(yīng)”
在傳統(tǒng)的組串式逆變器系統(tǒng)中，由于組件之間串聯(lián)連接，往往會受到“短板效應(yīng)”的影響，當(dāng)一串組件分布在多個朝向的屋面時，其中一面組件的發(fā)電效率降低將會影響整串組件的發(fā)電情況，進而影響到多個朝向屋面光伏組件的發(fā)電輸出。
然而，面對房屋的多朝向情況，我們可以采取微型逆變器系統(tǒng)來解決這一問題。微逆系統(tǒng)采用組件級輸入設(shè)計，并具備獨立的最大功率點追蹤(MPPT)功能，能夠徹底消除“短板效應(yīng)”，確保每塊組件獨立運行。即使組件被安裝在不同朝向的屋面上，也可以將每塊組件的輸出最優(yōu)化，使不同屋面的組件發(fā)電量互不影響，削弱多朝向帶來的發(fā)電量損失。
實驗?zāi)M，發(fā)電量相差近15%
經(jīng)過PVsyst模擬實驗，我們以北半球中國浙江地區(qū)的屋頂光伏系統(tǒng)為例，進行了研究。在實驗中，我們分別在正東和正西兩個屋面安裝了20塊570W的光伏組件，設(shè)置傾角15度，系統(tǒng)總?cè)萘繛?2.8kW。實驗選擇了兩種不同類型的逆變器，對比了同等條件下，組串式逆變器系統(tǒng)與微型逆變器系統(tǒng)的發(fā)電量差異。在冬季某一天的發(fā)電數(shù)據(jù)中，我們得到了以下模擬結(jié)果：
模擬一
系統(tǒng)配置1臺20kW組串式逆變器
東坡發(fā)電量為30.19度，西坡發(fā)電為31.14度，總發(fā)電量61.33度，且東西坡發(fā)電功率曲線基本完全重合。
模擬二
系統(tǒng)配置10臺昱能微型逆變器DS3D
東坡發(fā)電量為35.57度，西坡發(fā)電為36.29度，總發(fā)電量71.86度。對比東西坡發(fā)電功率曲線我們可以看到，在上午東坡發(fā)電明顯好于西坡，在下午西坡發(fā)電明顯好于東坡。
通過以上模擬實驗結(jié)果，我們可以得知，組串式逆變器系統(tǒng)中的東坡與西坡組件，全天發(fā)電量均少于微型逆變器系統(tǒng)。主要原因在于，早上太陽從東邊升起，東坡組件接受到的太陽輻照強，西坡組件接受的太陽輻照弱。其中，組串式逆變器系統(tǒng)中由于“短板效應(yīng)”，東坡組件發(fā)電量受限于輻照度弱的西坡組件發(fā)電量，在傍晚時分，則反之，西坡組件發(fā)電量受限于輻照度弱的東坡組件發(fā)電量，東西坡組件發(fā)電量始終保持一致;微型逆變器系統(tǒng)由于具備組件級MPPT功能，每塊組件運行獨立，在上午東坡組件接受到更多的太陽輻照，發(fā)電比西坡組件多，而在下午，則反之，西坡組件發(fā)電量多于東坡組件，東西坡組件始終以最佳功率點輸出且獨立運行。
綜上所述，通過數(shù)據(jù)計算得出，在此實驗中，組串式逆變器系統(tǒng)相比微型逆變器系統(tǒng)發(fā)電量少10.53度，差異達14.7%。22.8kW的光伏系統(tǒng)，由于東西坡朝向，一天的發(fā)電量損失達10度之多，如果把時間長度放到一年，發(fā)電量損失約為3800度，將嚴(yán)重影響系統(tǒng)發(fā)電量及收益。
實際案例，驗證模擬結(jié)果
在“昱能陽光家庭”的案例中，位于浙江臺州的一戶陽光棚安裝案例，系統(tǒng)容量為27.36kW，共采用12臺昱能科技微型逆變器DS3D以及48塊570W的組件，平均排布在朝東(東偏南36度，組件傾角9度)及朝西(西偏北36度，組件傾角7度)兩個屋面上。
通過昱能EMA智能運維系統(tǒng)，我們得到項目在1月4日的發(fā)電數(shù)據(jù)，當(dāng)天總發(fā)電量為100.35度，其中東坡組件發(fā)電52.92度，西坡組件發(fā)電47.43度。通過觀察組件功率界面，我們看到在上午：東坡組件發(fā)電功率明顯大于西坡組件，在下午則反之。
通過后臺數(shù)據(jù)，可知該系統(tǒng)在上午12點以前，東坡組件共發(fā)電28.8度，西坡組件共發(fā)電21.34度;12點以后至太陽下山，東坡組件共發(fā)電24.12度，西坡組件共發(fā)電26.09度。由于太陽輻照與組件級MPPT功能，上午東坡組件比西坡組件多發(fā)電7.46度，下午西坡組件比東坡組件多發(fā)電1.97度。若采用組串式系統(tǒng)，發(fā)電功率將受限于輻照度低的屋面，那么整日的發(fā)電量約為(21.34+24.12)*2=90.92度。與微型逆變器系統(tǒng)的實際發(fā)電量100.35度相差9.43度，少了約為9.4%。(*受實際太陽輻照等因素影響，微逆系統(tǒng)東西坡發(fā)電差異在上午及下午有所不同)
通過以上模擬實驗和實際案例驗證，我們可以看到東西坡組件在實際安裝中帶來的發(fā)電量損失不容小覷，嚴(yán)重影響電站收益。針對此類屋頂，選擇微型逆變器是一個行之有效的解決方案，能夠最大限度地利用太陽能資源，減少多朝向帶來的發(fā)電量損失，提高系統(tǒng)的整體性能和經(jīng)濟效益。
（來源：昱能科技）
