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图7 光伏组件竖排2×22 布置1MW子方阵
图8 光伏组件横排2×44布置1MW子方阵
表2 1MW方阵不同布置方式占地面积对比
从上表数字上看,好像是横向四排占地面积多了很多,实际上,可以将其分解为三部分:95个阵列面积增加的产生的占地面积差异约14㎡、方阵南北宽度增加(虽然相邻阵列东西向间距宽度和数量是一样的,但是横向四排布置1MW子方阵南北宽度增加会增加占地面积S=7*19.46=136.22㎡)、方阵中道路长度差异(横向四排布置1MW子方阵宽度增加,也造成道路较长,相应的面积也增加)。因此1MW方阵横向四排比竖向双排布置方式理论上要增加288.176平方米。
假设,逆变器和箱变放在子方阵的边缘,不放在中间,子方阵也不考虑道路,则表2调整为表3,1MW子方阵不考虑道路影响,面积如表3。
表3 不考虑道路1MW方阵不同布置方式占地面积对比
但由于实际工程设计时,阵列之间的间距不会以理论计算的临界值设计,往往会增加0.5米的冗余量(具体冗余量根据项目和光伏工程师设计确定),以适应地形变化和工程施工误差。调整表2如下:
表4 考虑间距余量后1MW方阵不同布置方式占地面积对比
光伏阵列间距增加0.5米冗余后,由于组件竖向布置时,1MW方阵的东西长度较长,因此增加的面积较大,再进行比较,1MW方阵横向四排比竖向双排布置方式理论上要增加103.376平方米。
通过以上多个表格,如果光伏系统设计工程师和光伏从业者就认为大型光伏电站中,光伏组件横向四排的布置一定会比竖向双排的布置占地面积多很多,那就错了,那么我们分析一下对于一个具体项目,占地面积会有什么差异呢?
(4)对于某个项目不同布置方式的占地面积对比
光伏组件竖排、横排1MW对比,是模块化布置很理想的状态对比,及实际项目边界范围自由的,不受限制。但实际上一个项目的场地边界是固定的,也无法采用或全部采用模块化布置。假设某项目规则的矩形场地范围,东西长度一定,南北宽度一定、道路长度确定,现以20MW的布置为例分析。
案例,在一个规则的长方形中,设计光伏组件总容量约21.736MW,支架单元数1900套,每个支架单元安装44块260Wp光伏组件。场地东西长约600米,南北宽约660米。方阵总平面图布置方式,竖向双排均采用1.086MW模块化设计,而横向四排的布置方式,大部分采用模块化设计,剩余场地采用非模块化设计。总平图主要设计3条竖向道路和一条横向道路,一圈环场道路,路网设计完全一致。
(a)组件竖向双排子方阵划分 (b)组件横向四排子方阵划分
图9 一块规则区域不同布置方式子方阵差异
经过总平图设计对比,光伏组件竖向安装和横向安装占地面积对比如下:
表5某项目22MW方阵不同布置方式占地面积对比
表5的数据统计,光伏区占地面积的差异,主要是因为横向四排阵列列数较多,检修通道所增加的面积引起。图9中的总图布置,按照光伏阵列间距为理论间距设置,假设按照工程通常涉及的冗余量增加0.5米的间距设计,根据图9中的布置图,经估算,竖向双排大概增加21196.8㎡,横向四排大概增加17793㎡,这是因为横向四排阵列行数少。那么,按照通常设计的阵列间距,竖向双排比横向四排的布置增加550㎡的占地面积。由此我们可以得出,如果场地南北方向是狭长型的,通常设计的阵列间距冗余量,因竖向双排布置方式阵列行数较多,会使光伏组件竖向双排的布置占地面积大于组件横向四排布置;而如果场地东西方向狭长,由于横向四排布置方式南北检修通道较多,面积会大于竖向双排布置方式。以上对比,竖向双排均是2X22设计,而如果改为2X11设计,则同等布置情况下,竖向双排2X11的设计中检修通道数量会比横向四排数量多,占地面积多的将是竖向双排2X11的阵列形式。
3、总结
本文通过单块组件竖向和横向布置方式、单个阵列中组件竖向和横向布置方式、1MW模块化子方阵布置方式以及某个项目总平图设计,多个方面对比,可得出,虽然理论间距设计的情况下,光伏组件横向布置会占用更多的土地,但对于一个项目,在通常阵列间距有冗余量的设计下,有可能光伏组件竖向双排布置的支架单元(阵列)占用的场地面积更多。
通过以上对比,光伏组件竖向、横向布置,相对整个项目用地面积而言,占地面积的差异基本可以忽略不计。
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