經常在網上看到關於光伏組件豎排、橫排布置在光伏支架單元上的文章，兩者對比的文章，往往會論述幾個觀點：1、占地麵積；2、支架單元用鋼量；3、安裝便利性；4、發電量的差異。最近的一篇文章《光伏組件橫排豎排爭議多，絕知此事要躬行》對以上幾個方麵以及運維便利性差異等多個方麵給出了觀點，其中占地麵積給出的結論是“組件橫排豎排占地幾乎分歧（應該是“幾乎沒有分別”）”。備注：占地麵積不是指光伏組件在地麵上的投影麵積，是指在大場地光伏方陣中的平均麵積，包含陣列之間的間隙麵積等。
筆者以往設計過程中，也曾對比過光伏組件豎排、橫排之間的占地差異、用鋼量差異，在考慮早晚陰影遮擋時，橫排組件在發電輸出方麵的較豎排組件有優勢，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、橫排的占地麵積差異性做一個詳細分析，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，就是組件的長邊上下方向放置排列，組件傾斜後，長邊是南北方向。光伏組件的橫排是長邊在東西方向。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，近年來農光互補大棚、車棚光伏電站中，也有其他豎向、橫向多排布置的形式。
2、組件豎排、橫排布置方式占地麵積差異
我們通常說，光伏組件豎排、橫排布置方式造成的光伏電站占地麵積差別不大，但也有工程師認為，光伏組件的橫排布置會占用更大的場地。但是不同布置方式，造成的麵積差別不大是差在了哪裏？為什麼又有一些工程師認為橫排布置會占用較多的場地？接下來，我們通過嚴謹的分析，來解釋這兩個問題。
（1）單塊組件的豎放、橫放
按照《光伏發電站設計規範》，光伏陣列前後排在當地真太陽時9：00到15：00點不遮擋。如果我們在光伏電站中選取一塊光伏組件，這塊光伏組件占用的前後排麵積是投影麵積＋陣列之間的淨間距麵積。
圖4 光伏組件布置側視圖
假設光伏組件的長為a，寬b，組件安裝傾角為θ，項目所在地的南北向陰影係數為R，根據光伏陣列前後間距計算公式，，公式中的為陣列上下端的寬度。
對於一塊組件的占地麵積，就應該是：
組件豎放：
組件豎放：
因此，我們可以看到，上麵各個參數均是已知的，而且表達公式是一樣的，對於單塊組件的占地麵積是一樣的。
（2）光伏陣列中組件的豎排、橫排
本文以寧夏自治區中衛市某光伏電站項目為例，光伏組件豎向雙排和橫向四排不同布置方式做計算對比。
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、麵積、前後間距計算如下：
圖5 光伏組件豎排2×22 布置
圖6 光伏組件橫排4×11布置
表1 單個陣列不同布置方式占地麵積對比
通過上表，我們可以看到，橫向四排的布置方式因為間隙增多，陣列的麵積最大，雖然僅有0．063㎡，看似幾乎沒有差別。由於橫向四排的布置方式的陣列寬度增加，響應的理論計算的中心間距也增加，差值為1．621m，通過計算，單個支架單元的陣列占地麵積差值為0．1504㎡，差別也不大。如果在有限的區域內，建設幾十千瓦或者幾百千瓦，光伏方陣的總占地麵積應不會有較大的差異。
（3）光伏組件豎排、橫排1MW對比
本文以寧夏自治區中衛市某光伏電站項目為例，在上麵計算的數據基礎上，以理論計算的中心間距布置1MW的方正的、光伏逆變器和箱變位於方陣中心的模塊化子方陣，以道路為對稱，東西相鄰支架單元的檢修通道統一設置為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個光伏組串，共有190串。每22塊260Wp組件串聯為一個組串，共計4180塊組件1086．8KW。
圖7 光伏組件豎排2×22 布置1MW子方陣
圖8 光伏組件橫排2×44布置1MW子方陣
表2 1MW方陣不同布置方式占地麵積對比
從上表數字上看，好像是橫向四排占地麵積多了很多，實際上，可以將其分解為三部分：95個陣列麵積增加的產生的占地麵積差異約14㎡、方陣南北寬度增加（雖然相鄰陣列東西向間距寬度和數量是一樣的，但是橫向四排布置1MW子方陣南北寬度增加會增加占地麵積S＝7＊19．46＝136．22㎡）、方陣中道路長度差異（橫向四排布置1MW子方陣寬度增加，也造成道路較長，相應的麵積也增加）。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，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調整為表3，1MW子方陣不考慮道路影響，麵積如表3。
表3 不考慮道路1MW方陣不同布置方式占地麵積對比
但由於實際工程設計時，陣列之間的間距不會以理論計算的臨界值設計，往往會增加0．5米的冗餘量（具體冗餘量根據項目和光伏工程師設計確定），以適應地形變化和工程施工誤差。調整表2如下：
表4 考慮間距餘量後1MW方陣不同布置方式占地麵積對比
光伏陣列間距增加0．5米冗餘後，由於組件豎向布置時，1MW方陣的東西長度較長，因此增加的麵積較大，再進行比較，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。
通過以上多個表格，如果光伏係統設計工程師和光伏從業者就認為大型光伏電站中，光伏組件橫向四排的布置一定會比豎向雙排的布置占地麵積多很多，那就錯了，那麼我們分析一下對於一個具體項目，占地麵積會有什麼差異呢？
（4）對於某個項目不同布置方式的占地麵積對比
光伏組件豎排、橫排1MW對比，是模塊化布置很理想的狀態對比，及實際項目邊界範圍自由的，不受限製。但實際上一個項目的場地邊界是固定的，也無法采用或全部采用模塊化布置。假設某項目規則的矩形場地範圍，東西長度一定，南北寬度一定、道路長度確定，現以20MW的布置為例分析。
案例，在一個規則的長方形中，設計光伏組件總容量約21．736MW，支架單元數1900套，每個支架單元安裝44塊260Wp光伏組件。場地東西長約600米，南北寬約660米。方陣總平麵圖布置方式，豎向雙排均采用1．086MW模塊化設計，而橫向四排的布置方式，大部分采用模塊化設計，剩餘場地采用非模塊化設計。總平圖主要設計3條豎向道路和一條橫向道路，一圈環場道路，路網設計完全一致。
（a）組件豎向雙排子方陣劃分 （b）組件橫向四排子方陣劃分
圖9 一塊規則區域不同布置方式子方陣差異
經過總平圖設計對比，光伏組件豎向安裝和橫向安裝占地麵積對比如下：
表5某項目22MW方陣不同布置方式占地麵積對比
表5的數據統計，光伏區占地麵積的差異，主要是因為橫向四排陣列列數較多，檢修通道所增加的麵積引起。圖9中的總圖布置，按照光伏陣列間距為理論間距設置，假設按照工程通常涉及的冗餘量增加0．5米的間距設計，根據圖9中的布置圖，經估算，豎向雙排大概增加21196．8㎡，橫向四排大概增加17793㎡，這是因為橫向四排陣列行數少。那麼，按照通常設計的陣列間距，豎向雙排比橫向四排的布置增加550㎡的占地麵積。由此我們可以得出，如果場地南北方向是狹長型的，通常設計的陣列間距冗餘量，因豎向雙排布置方式陣列行數較多，會使光伏組件豎向雙排的布置占地麵積大於組件橫向四排布置；而如果場地東西方向狹長，由於橫向四排布置方式南北檢修通道較多，麵積會大於豎向雙排布置方式。以上對比，豎向雙排均是2X22設計，而如果改為2X11設計，則同等布置情況下，豎向雙排2X11的設計中檢修通道數量會比橫向四排數量多，占地麵積多的將是豎向雙排2X11的陣列形式。
3、總結
本文通過單塊組件豎向和橫向布置方式、單個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項目總平圖設計，多個方麵對比，可得出，雖然理論間距設計的情況下，光伏組件橫向布置會占用更多的土地，但對於一個項目，在通常陣列間距有冗餘量的設計下，有可能光伏組件豎向雙排布置的支架單元（陣列）占用的場地麵積更多。
通過以上對比，光伏組件豎向、橫向布置，相對整個項目用地麵積而言，占地麵積的差異基本可以忽略不計。
作者：周長友
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