前言：做光伏電站設計工作多年，我的一個體會是：很多業主對光伏電站的設計工作非常不重視。他們認為，相對于火電站、水電站，甚至于相對于風電場，光伏電站的設計太簡單，尤其是場區部分（除升壓變電站以外），幾乎沒有什么技術含量。有的業主甚至跟我說過“你們不就是把以前的圖紙copy一下換個圖簽嗎，根本布置那么多設計費！”我承認，圖紙的使用有延續性，但絕對不是簡單的Ctrl+C和Ctrl+V那么簡單！每一個設計細節，我們都是用心的！只不過，你們看到的是結果，沒看到中間復雜的演算過程。所以，我想用一個系列告訴大家，每個設計細節都是設計者用心之作，設計上的一個小小改進，可能讓你的電站施工費用降低，后期運維更方便，發電收入提高！

　　從幾個小細節說一下我自己設計思路的變化。先從看似最簡單的光伏方陣設計開始吧。

　　光伏方陣（ solar cell array）：由若干個光伏組件在機械和電氣上按一定方式組裝在一起并且有固定的支撐結構而構成的直流發電單元，地基、太陽跟蹤器、溫度控制器等類似的部件不包括在方陣中。

　　下面幾張圖是我不同時期的，針對平坦地勢（非丘陵、山地）光伏方陣設計圖紙。

　　圖1：長31.596m×寬4.028m=127.3m2（16串4并）

　　圖2：長33.38m×寬3.016m=100.7m2（20串3并）

　　圖3：長20.22m×寬3.32m=67.1m2（20串2并）

　　圖4：長22.244m×寬3.32m=73.9m2（22串2并）

　　圖5：長18.35m×寬4.028m=73.9m2（22串2并）

　　圖1（我做的第一張圖紙，可以當作反面教材）采用72片的光伏組件（尺寸：1956mm×992mm），每個方陣上16串4并共64塊組件（為什么這個設計我自己也不清楚，完全是照貓畫虎，看已建成的電站這么設計，也就這么設計了）。

　　2008年底的時候，設計規范還沒出來。為了弄清串聯方案問題，我請教了吳達成老師和王斯成老師，又到國家圖書館和網上查閱了大量的資料，最后終于弄明白，串并聯設計方案是用幾個關鍵參數計算出來的：1）當地的極端低溫和極端高溫； 2）光伏組件的開路電價和最佳工作電壓；3）逆變器的的最大開路電壓和MPPT電壓。回頭算一下，果然應該是16串。弄清楚這個，自己還小得意了一下。

　　圖1方案缺點： 72片的組件尺寸大，搬運不方便；每個方陣設計成4并，加上離地高度，總高度大約有3m，安裝起來特別麻煩。

　　圖2的改進措施：1）采用尺寸相對小的60片的光伏組件（尺寸：1650mm×992mm）。2）60片的電壓相對較低，計算結果為應采用20個組件串聯的方式。3）每個方陣減少1個并聯支路，采用20串3并的方案，以方案安裝。

　　圖2方案的缺點：陣列的長度太長，有33m。即使是非常平坦的戈壁，33m的長得支架兩端高差也會很大，無法靠基礎高差來矯正，所以場平的工作量非常大。

　　圖3的改進措施：采用20串2并的方案，并且將光伏組件豎向布置。這樣一來：1）單個方陣長度變短，高差可用基礎矯正，幾乎不用做場平；2）寬度方向只有2塊，安裝非常方便，速度快。因此，這種方案也是后來被使用最廣泛的設計方案。

　　圖3的缺點：每個方陣變小了，方陣的數量就增加了。由于陣列之間都是要留有間距的，所以每個1MW單元的占地就增加了。

　　圖4的改進措施：隨著逆變器的技術進步，主流逆變器的最大開路電壓提高到1000V。這樣，每個組串就可以變成22個組件，每個方陣變成44塊組件。1）每個支路電壓升高，線損降低；2）支路數量減少，匯流箱數量減少；3）方陣數量減少10%，相應的費用會降低。

　　圖4的缺點：很多業主反應，早晨、傍晚的時候，下沿發生陰影遮擋時幾乎沒有發電量。

　　圖5的改進措施：將豎向布置改為橫向布置。一次評審會上，上海院的郭家寶老師提出，組件還是要橫向布置。根據郭老師的講解，我回來又查閱了一些資料，弄清問題的關鍵：為了避免熱斑效應，光伏組件有3路旁路二極管，如下圖所示。

　　如果擋住短邊的下沿（豎向布置），則電池內的3個支路都被擋住，發電都會大幅降低；如果擋住長邊的下沿（橫向布置），只有1個支路受影響，其他2個支路還可以正常輸出。

　　設計時的陣列間距只考慮冬至日6小時不遮擋，其實是犧牲了早晚的發電量。相對于豎向布置，橫向布置能提高早晚的發電量，提高經濟效益。

　　除了早晚的陰影遮擋，還有兩種情況：1）清洗時，水漬往往都在下沿積累一層污垢；2）下雪時，雪順著組件滑落，也會在下沿積上一層。這兩種情況下，橫向布置時的發電量會相對較高。

　　圖5的方案雖然會增加安裝難度，但組件安裝成本占總投資比例極低，且項目收益對投資的敏感性低。由于光伏項目的上網電價為0.9~1元/kWh，項目收益對發電量的變化最敏感，發電量的提高能明顯提高項目收益。因此，透過前期增加少量投資來獲得長期的發電量收益是值得的。