
光伏电站中,光伏组件一般采用竖向单排/双排或者横向双排/四排等不同布置方式安装在光伏支架上。根据逆变器的参数匹配要求,若干光伏组件先进行串联接线,然后再并联接入组串式逆变器,或经直流汇流箱一次汇流后再次并联接入集中式逆变器。
来自于光伏阵列周边环境、早晚时间段光伏阵列间产生的阴影遮挡,双面组件背面接收的环境反射辐照差异以及光伏组件本身电气参数的离散差异。使得串联后的光伏组件串电压电流存在差异,组串式逆变器多路MPPT功能可以独立追踪不同组件串的最大功率点,最大化发挥系统效率,这一特性显然是集中式逆变器无法做到的。效率即是优势,我们来分析一下光伏组件串不同接线方式和组串式逆变器不同接线方案的差异,寻找双面组件设计最佳匹配方案。
(1)一字型接线

图1 一字型接线
多排布置的光伏组件,每1排光伏组件单独串联接线即为一字型接线,如上图,以不同颜色区分,从上到下共4个组件串。
(2)C字型接线

图2 C字型接线
多排布置的光伏组件,每2排光伏组件按C字型串联接线,如上图,以不同颜色区分,共分为上下左右共4个组件串。
(3)之字型接线
当光伏组件采用奇数(比如21件)块串联时,可能会采用3排布置的形式,这种情况光伏组件接线比较复杂,一般很少采用:

图3 之字型接线
以上3种接线方式:采用一字型接线,光伏组件串至逆变器的接线电缆用量较大,优势在于各组件串在早晚时间段受前排阵列阴影遮挡时电气参数相互独立。C字形接线相比一字型接线电缆用量减少,在早晚时间段光伏组件串受前排阵列阴影遮挡时峰值电流下降明显。之字型接线在光伏电站一般作为补充使用,量很少。在成本因素控制下,C字型接线在工程实践中普遍使用,但是从发电性能角度不是最优方案。
假设光伏组件横向四排布置,共2个阵列8个组件串接入1台具有4路MPPT(每路MPPT单元可接入2个组件串)功能的逆变器。
组件串接线方式可以上下两排C型接线,也可以单排一字型接线。组件串至逆变器端接线,也存在多种方式,以一字型组串接线方式为例:
(1)随意接线
上下排混接接入逆变器:

图4 各组件串随意接入逆变器
(2)按规则接线
将2个阵列同是下排的组件串编号为S#1和S#5接入MPPT1端子,按序接入其他组件串。

图5 同等高度的组串接入1个MPPT
显然,按规则接线的方案由于每路MPPT单元所接入的光伏组件串具有相同的电气参数,对系统发电将更有利。
使用双面组件的光伏发电项目,除了早晚时间段上下排光伏组件因为阵列遮挡导致电性能参数存在差异之外,双面组件背面接收到的反射和散射辐射量也不同,因光伏组件参数差异导致的组件串之间的失配损耗将更为明显,因此,使用双面光伏组件的项目应优先采用一字型接线。当光伏阵列采用了比规范要求更大的间距且高度较高时,环境反射辐照差异及阵列阴影影响都将减弱,此时可以考虑采用C字型接线。同时严格执行具有多路MPPT功能的逆变器的规则接线方案。经电站实证,这些优化措施可提升系统发电量2%。

图6 双面组件背面辐照强度测试(1)

图7 双面组件背面辐照强度测试(2)

图8 双面组件背面辐照强度测试(3)
双面组件由于其背面发电的特性,在项目设计时可以人为干预反射背景,提高环境反射率,使用高反光的浅色防水涂料或卷材都是不错的选择,另外需要注意的是,支架设计时应考虑结构件不应对光伏组件的背面造成遮挡,影响背面电池片受光。根据光伏组件的接线方案,提前与供应商联系确定光伏组件出线电缆长度,设计方案应对线缆的绑扎固定、敷设做法提出明确要求。
双面光伏发电组件的峰值电流在不同应用环境里将存在较大差异,有可能超过10A,这一点与常规光伏组件是有本质区别的。因此,与双面光伏组件配套的逆变器/直流汇流箱在直流输入端的元器件选型也需要特别注意。

