众所周知，光伏电站建设周期一般较短，而运行周期则长达25年以上，对于电站业主而言，除了保障组件、汇流箱、逆变器、箱变、线缆等基础单元的安全稳定运行外，光伏电站的阴影遮挡对于电站的发电量及投资收益也有着极大的影响。由于单个组件的内部结构一般采用串并联的形式，并且直流侧单个组串中每个组件也是采用串联的形式。因此阴影遮挡不仅会造成组串间电压不平衡，影响整体发电量，长期的局部阴影遮挡，还会导致产生热斑效应进而损坏光伏组件的性能，影响其使用寿命。
案例1：
山西某地面光伏电站项目，由于相邻组件阵列间的间距预留过小，使得阵列边缘的组件受到一定的阴影遮挡。通过对组件进行红外热成像测试及功率测试发现，组串功率一致性较差且个别组件已出现了热斑效应。
案例2：
无锡某分布式光伏项目，厂房屋面存在较多障碍物遮挡。现场检测及图纸审核发现组件铺设未完全避开障碍物及建筑高差阴影遮挡。通过采用PVsyst进行发电量模拟后发现，该部分阴影遮挡对电站整体发电量的影响达到了近10%。
从以上两个实际案例中可以发现阴影遮挡对于电站的设备运行寿命、整体的发电量以及收益都会产生不小的影响。因此我们要从电站建设前期的勘察与设计以及项目并网后的运维多个方面来避免这一现象的发生。
在电站建设的前期，如何才能有效减少阴影遮挡从而提高发电量呢?TÜV北德将从光伏电站所存在的阴影遮挡问题及相关的计算方法展开具体分析。
光伏电站的阴影遮挡主要来自于以下几项：组件间阵列遮挡，远景及近景的障碍物遮挡。以分布式屋顶电站为例，近景遮挡包括屋面的女儿墙、气楼、其它屋面建筑遮挡。远景遮挡包含项目周边电线杆遮挡、相邻建筑高差遮挡。常规的阴影计算方式如下：
组件间阵列间距计算
根据《光伏发电站设计规范》(GB50797-2012)要求，光伏方阵各排、列的布置间距应保证每天9:00~15:00时段内前、后、左、右互不遮挡。阵列间距计算如下：
L：光伏阵列倾斜长度(m)
D：光伏阵列南北方向两排阵列之间距离(m)
β：光伏阵列倾斜面倾角(°)
φ：当地纬度(°)
障碍物阴影遮挡计算
针对于障碍物(包括女儿墙、气楼、屋面建筑等)遮挡，可采用对障碍物在水平面各方向上所产生的阴影长度进行计算分析。
α：太阳高度角(°)
β：太阳方位角(°)
H：障碍物高度(m)
φ：当地纬度(°)
δ：赤纬角(°)
τ ：太阳时角(°)
CAD平面阴影分析
基于上述的阴影长度计算方法，在项目设计阶段设计图绘制的时候，可以采用CAD平面绘图的方法，分别画出电站现场所存在的遮挡物及其对应的阴影范围，计算出组件阵列排布的最小间距，避开阴影遮挡，进行组件的排布设计。
采用计算方法进行阴影分析
PVsyst三维阴影分析
除此之外，PVsyst作为行业内普遍认可的一款光伏系统设计辅助软件，也可以更好地帮助我们进行系统设计及分析。通过利用PVsyst的三维建模功能，对光伏电站进行仿真建模，模拟其阴影遮挡的情况，计算项目的理论发电量，选择更合理的设计排布方式，优化前期的设计方案。
采用PVsyst软件进行阴影分析
参考标准：《光伏发电站设计规范》(GB50797-2012)在设计阶段，除了阴影计算分析外，逆变器的选型及组串的连接排布方式，同样可以减少阴影遮挡所带来的影响。由于直流侧的组串为若干块组件相互串联而成。受到阴影遮挡的组件会影响整个组串的输出功率。而逆变器中的独立MPPT能够使输入的各个组串相互间不受影响，消除阴影遮挡所引起的组串功率不一致及失配问题，更大限度的保留发电量，减少损失部分的电量。
最后，电站建设完成并网后仍会有其他的阴影遮挡，如积灰、鸟粪、杂草、积雪等因素。同样需要进行定期的清理工作及运维检查，及时排查出存在故障的设备，保证电站正常稳定的运行。
企业空间
