光伏組件豎排、橫排布置，誰(shuí)的占地面積大？

經(jīng)常在網(wǎng)上看到關(guān)于光伏組件豎排、橫排布置在光伏支架單元上的文章，兩者對(duì)比的文章，往往會(huì)論述幾個(gè)觀點(diǎn)1、占地面積；2、支架單元用鋼量；3、安裝便利性；4、發(fā)電量的差異。最近的一篇文章《光伏組件橫排豎排爭(zhēng)議多，絕知此事要躬行》對(duì)以上幾個(gè)方面以及運(yùn)維便利性差異等多個(gè)方面給出了觀點(diǎn)，其中占地面積給出的結(jié)論是“組件橫排豎排占地幾乎分歧（應(yīng)該是“幾乎沒(méi)有分別”）”。備注占地面積不是指光伏組件在地面上的投影面積，是指在大場(chǎng)地光伏方陣中的平均面積，包含陣列之間的間隙面積等。

筆者以往設(shè)計(jì)過(guò)程中，也曾對(duì)比過(guò)光伏組件豎排、橫排之間的占地差異、用鋼量差異，在考慮早晚陰影遮擋時(shí)，橫排組件在發(fā)電輸出方面的較豎排組件有優(yōu)勢(shì)，某些工程采用了光伏組件的橫向四排。但本文以光伏組件豎排、橫排的占地面積差異性做一個(gè)詳細(xì)分析，以饗讀者。

1、通用的組件豎排、橫排布置方式解釋

光伏組件采用的規(guī)格尺寸60片電池片是1650mm＊990mm＊40mm（不同廠家略有差異），72片電池片是1960mm＊990mm＊40mm（不同廠家略有差異）。光伏組件的豎排，就是組件的長(zhǎng)邊上下方向放置排列，組件傾斜后，長(zhǎng)邊是南北方向。光伏組件的橫排是長(zhǎng)邊在東西方向。通常光伏電站中，光伏組件采用豎向雙排布置、橫向三排或四排布置，近年來(lái)農(nóng)光互補(bǔ)大棚、車(chē)棚光伏電站中，也有其他豎向、橫向多排布置的形式。

2、組件豎排、橫排布置方式占地面積差異

我們通常說(shuō)，光伏組件豎排、橫排布置方式造成的光伏電站占地面積差別不大，但也有工程師認(rèn)為，光伏組件的橫排布置會(huì)占用更大的場(chǎng)地。但是不同布置方式，造成的面積差別不大是差在了哪里？為什么又有一些工程師認(rèn)為橫排布置會(huì)占用較多的場(chǎng)地？接下來(lái)，我們通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治?，?lái)解釋這兩個(gè)問(wèn)題。

（1）單塊組件的豎放、橫放

按照《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》，光伏陣列前后排在當(dāng)?shù)卣嫣?yáng)時(shí)900到1500點(diǎn)不遮擋。如果我們?cè)诠夥娬局羞x取一塊光伏組件，這塊光伏組件占用的前后排面積是投影面積＋陣列之間的凈間距面積。

假設(shè)光伏組件的長(zhǎng)為a，寬b，組件安裝傾角為θ，項(xiàng)目所在地的南北向陰影系數(shù)為R，根據(jù)光伏陣列前后間距計(jì)算公式，，公式中的為陣列上下端的寬度。

對(duì)于一塊組件的占地面積，就應(yīng)該是

組件豎放

組件豎放

因此，我們可以看到，上面各個(gè)參數(shù)均是已知的，而且表達(dá)公式是一樣的，對(duì)于單塊組件的占地面積是一樣的。

（2）光伏陣列中組件的豎排、橫排

本文以寧夏自治區(qū)中衛(wèi)市某光伏電站項(xiàng)目為例，光伏組件豎向雙排和橫向四排不同布置方式做計(jì)算對(duì)比。

采用260Wp的光伏組件，以35°傾角安裝在支架單元上，不同布置方式陣列尺寸、面積、前后間距計(jì)算如下

表1 單個(gè)陣列不同布置方式占地面積對(duì)比

通過(guò)上表，我們可以看到，橫向四排的布置方式因?yàn)殚g隙增多，陣列的面積最大，雖然僅有0．063㎡，看似幾乎沒(méi)有差別。由于橫向四排的布置方式的陣列寬度增加，響應(yīng)的理論計(jì)算的中心間距也增加，差值為1．621m，通過(guò)計(jì)算，單個(gè)支架單元的陣列占地面積差值為0．1504㎡，差別也不大。如果在有限的區(qū)域內(nèi)，建設(shè)幾十千瓦或者幾百千瓦，光伏方陣的總占地面積應(yīng)不會(huì)有較大的差異。

（3）光伏組件豎排、橫排1MW對(duì)比

本文以寧夏自治區(qū)中衛(wèi)市某光伏電站項(xiàng)目為例，在上面計(jì)算的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，以理論計(jì)算的中心間距布置1MW的方正的、光伏逆變器和箱變位于方陣中心的模塊化子方陣，以道路為對(duì)稱(chēng)，東西相鄰支架單元的檢修通道統(tǒng)一設(shè)置為1m。1MW的子方陣中，由95套支架單元組成，一套支架單元上安裝2個(gè)光伏組串，共有190串。每22塊260Wp組件串聯(lián)為一個(gè)組串，共計(jì)4180塊組件1086．8KW。

表2 1MW方陣不同布置方式占地面積對(duì)比

從上表數(shù)字上看，好像是橫向四排占地面積多了很多，實(shí)際上，可以將其分解為三部分95個(gè)陣列面積增加的產(chǎn)生的占地面積差異約14㎡、方陣南北寬度增加（雖然相鄰陣列東西向間距寬度和數(shù)量是一樣的，但是橫向四排布置1MW子方陣南北寬度增加會(huì)增加占地面積S＝7＊19．46＝136．22㎡）、方陣中道路長(zhǎng)度差異（橫向四排布置1MW子方陣寬度增加，也造成道路較長(zhǎng)，相應(yīng)的面積也增加）。因此1MW方陣橫向四排比豎向雙排布置方式理論上要增加288．176平方米。

假設(shè)，逆變器和箱變放在子方陣的邊緣，不放在中間，子方陣也不考慮道路，則表2調(diào)整為表3，1MW子方陣不考慮道路影響，面積如表3。

表3 不考慮道路1MW方陣不同布置方式占地面積對(duì)比

但由于實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)，陣列之間的間距不會(huì)以理論計(jì)算的臨界值設(shè)計(jì)，往往會(huì)增加0．5米的冗余量（具體冗余量根據(jù)項(xiàng)目和光伏工程師設(shè)計(jì)確定），以適應(yīng)地形變化和工程施工誤差。調(diào)整表2如下

表4 考慮間距余量后1MW方陣不同布置方式占地面積對(duì)比

光伏陣列間距增加0．5米冗余后，由于組件豎向布置時(shí)，1MW方陣的東西長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因此增加的面積較大，再進(jìn)行比較，1MW方陣橫向四排比豎向雙排布置方式理論上要增加103．376平方米。

通過(guò)以上多個(gè)表格，如果光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師和光伏從業(yè)者就認(rèn)為大型光伏電站中，光伏組件橫向四排的布置一定會(huì)比豎向雙排的布置占地面積多很多，那就錯(cuò)了，那么我們分析一下對(duì)于一個(gè)具體項(xiàng)目，占地面積會(huì)有什么差異呢？

（4）對(duì)于某個(gè)項(xiàng)目不同布置方式的占地面積對(duì)比

光伏組件豎排、橫排1MW對(duì)比，是模塊化布置很理想的狀態(tài)對(duì)比，及實(shí)際項(xiàng)目邊界范圍自由的，不受限制。但實(shí)際上一個(gè)項(xiàng)目的場(chǎng)地邊界是固定的，也無(wú)法采用或全部采用模塊化布置。假設(shè)某項(xiàng)目規(guī)則的矩形場(chǎng)地范圍，東西長(zhǎng)度一定，南北寬度一定、道路長(zhǎng)度確定，現(xiàn)以20MW的布置為例分析。

案例，在一個(gè)規(guī)則的長(zhǎng)方形中，設(shè)計(jì)光伏組件總?cè)萘考s21．736MW，支架單元數(shù)1900套，每個(gè)支架單元安裝44塊260Wp光伏組件。場(chǎng)地東西長(zhǎng)約600米，南北寬約660米。方陣總平面圖布置方式，豎向雙排均采用1．086MW模塊化設(shè)計(jì)，而橫向四排的布置方式，大部分采用模塊化設(shè)計(jì)，剩余場(chǎng)地采用非模塊化設(shè)計(jì)。總平圖主要設(shè)計(jì)3條豎向道路和一條橫向道路，一圈環(huán)場(chǎng)道路，路網(wǎng)設(shè)計(jì)完全一致。

圖9 一塊規(guī)則區(qū)域不同布置方式子方陣差異

經(jīng)過(guò)總平圖設(shè)計(jì)對(duì)比，光伏組件豎向安裝和橫向安裝占地面積對(duì)比如下

表5某項(xiàng)目22MW方陣不同布置方式占地面積對(duì)比

表5的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，光伏區(qū)占地面積的差異，主要是因?yàn)闄M向四排陣列列數(shù)較多，檢修通道所增加的面積引起。圖9中的總圖布置，按照光伏陣列間距為理論間距設(shè)置，假設(shè)按照工程通常涉及的冗余量增加0．5米的間距設(shè)計(jì)，根據(jù)圖9中的布置圖，經(jīng)估算，豎向雙排大概增加21196．8㎡，橫向四排大概增加17793㎡，這是因?yàn)闄M向四排陣列行數(shù)少。那么，按照通常設(shè)計(jì)的陣列間距，豎向雙排比橫向四排的布置增加550㎡的占地面積。由此我們可以得出，如果場(chǎng)地南北方向是狹長(zhǎng)型的，通常設(shè)計(jì)的陣列間距冗余量，因豎向雙排布置方式陣列行數(shù)較多，會(huì)使光伏組件豎向雙排的布置占地面積大于組件橫向四排布置；而如果場(chǎng)地東西方向狹長(zhǎng)，由于橫向四排布置方式南北檢修通道較多，面積會(huì)大于豎向雙排布置方式。以上對(duì)比，豎向雙排均是2X22設(shè)計(jì)，而如果改為2X11設(shè)計(jì)，則同等布置情況下，豎向雙排2X11的設(shè)計(jì)中檢修通道數(shù)量會(huì)比橫向四排數(shù)量多，占地面積多的將是豎向雙排2X11的陣列形式。

3、總結(jié)

本文通過(guò)單塊組件豎向和橫向布置方式、單個(gè)陣列中組件豎向和橫向布置方式、1MW模塊化子方陣布置方式以及某個(gè)項(xiàng)目總平圖設(shè)計(jì)，多個(gè)方面對(duì)比，可得出，雖然理論間距設(shè)計(jì)的情況下，光伏組件橫向布置會(huì)占用更多的土地，但對(duì)于一個(gè)項(xiàng)目，在通常陣列間距有冗余量的設(shè)計(jì)下，有可能光伏組件豎向雙排布置的支架單元（陣列）占用的場(chǎng)地面積更多。

通過(guò)以上對(duì)比，光伏組件豎向、橫向布置，相對(duì)整個(gè)項(xiàng)目用地面積而言，占地面積的差異基本可以忽略不計(jì)。

作者周長(zhǎng)友