什么？！光伏組件還能垂直安裝？一天還有兩個發電高峰？

沒錯，這個就是最近很火的：垂直光伏概念！

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垂直光伏，顧名思義，意味著光伏板不再是我們通常所見的以最佳傾角安裝，而是東西朝向的垂直。當早上太陽從東方升起時，面向東方的那面光伏板的發電率就開始迅速拉升；等到下午太陽西落時，面向西方的光伏板開始發力，這個就是東西朝向的垂直安裝。

盒子扒了一下，此前已有大佬就這種布置方式對光伏電站的發電量影響展開了研究，通過對不同緯度、不同傾角、方位角等安裝情況下，發電量及發電量增量進行了對比值：

不同工況下發電量對比

來源：光伏電站技術探討之大家小言

對表中數據進行分析，可得：

1）傾角由最優角改為垂直布置方式，發電量的降低與緯度負相關。隨著緯度的增高，采用垂直布置方式優勢不斷顯現。

2）整體來看：當方位角為90°時，雙面組件在垂直布置方式下與最優角度的差異比例與緯度無關，均約低于28%左右。

總結，高緯度的地區光伏組件采用垂直的布置方式的確更有優勢。更令人信服的是，已經有實際落地的項目證實了這一點。

早在2022年，挪威的一家初創公司Over Easy Solar AS，就已完成了第一個垂直太陽能組件技術的屋頂試點項目。

這套部署在挪威某學校屋頂上的光伏發電系統，裝機容量僅為5kW，使用了150塊基于異質結光伏電池技術的特殊光伏組件——組件安裝后的總高度是距屋頂表面31.4厘米，且所有組件均垂直于屋面平面。

據該公司首席執行官解釋，之所以選擇這樣的設計，是專門針對高緯度地區的屋頂光伏安裝。在高緯度地區，垂直于屋面安裝的太陽能電池板，能更好地面對陽光，并更好地發揮雙面發電的性能優勢。

而事實證明，這一選擇方向不僅讓光伏陣列在中午11點左右達到發電量的峰值，下午7點左右還會產生第二個峰值。恰巧，中午和傍晚，正是一天中用電量的高峰時刻。

此外值得注意的是，150光伏組件被分為50個垂直光伏單元，每個單元由一個安裝系統和光伏電池組成一個預組裝件，因此可以更快地安裝。且由于組件為垂直于建筑的矮板，幾乎不需要緊固或壓載物，安裝工作進一步得到了簡化：兩名工人只用了不到一個小時就完成了。

此外，在西班牙、德國等都有垂直設計的光伏系統的應用。

而這種垂直的光伏安裝形式近期之所以在中國引起熱烈的討論，則有另一層原因。

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我們知道，近年來，隨著 “雙碳” 戰略的穩健推進，我國光伏裝機和發電規模不斷擴大，但與此同時，國內午間光伏的消納矛盾也日益凸顯。為了契合新能源發電的特性，實現電力資源的優化配置，越來越多省份開始執行午間低谷甚至深谷電價，來引導用戶增加午間用電量，提高對光伏電力的消納能力。

盒子了解到，截至目前，全國超過半數的地區在白天（7:00 - 16:00）時段實施分時電價的平段或谷段政策。其中，青海、寧夏、甘肅等12個省份已明確將午間時段設為低谷電價時段，部分時長可達 8 小時。

多地推行午間低谷電價，對于分布式光伏項目投資方而言，是一件很“受傷” 的事，這意味著在光伏電力大發的午間時段，電力的經濟價值被壓縮了。

以河北某裝機1MW的工商業分布式光伏項目為例，其午間2小時的理論發電量約為 2250 度。按照調整前的電價來計算，這午間2小時的光伏發電收益=2250*0.3644=819.9元；而峰谷電價調整后，河北 2 - 5、9 - 12 月的12:00 - 14:00 為谷時，電價在平段電價基礎上下浮 70%。那么這2小時的光伏收益= 2250×0.3644×0.3 = 245.97 元。對比下來，日發電收益損失達到500多元。

據盒子了解，在不少地區，“午間谷電”的推行使得當地分布式光伏項目收益均受到了不同程度的沖擊。許多原本盈利可觀的項目，如今面臨著利潤大幅縮水甚至虧損的困境。

這就是為什么垂直的光伏安裝形式開始引起國內投資者的廣泛關注。

前文提到，相比傳統安裝形式的光伏電站，垂直安裝的光伏電站會在早晚各迎來一個發電高峰，而在午間發電量相對較少。這樣的光伏系統，不僅發電負荷曲線會更加友好于電網，在當前國內“午間谷電”逐漸蔓延的電價環境下，也有著獨特的經濟價值。

換句話說，一塊光伏板所能帶來的經濟價值，不僅與其全年發電的總的小時數有關，也與其所發電力對應的電能價值密切相關。垂直安裝形勢下，光伏雖然總的發電量會有所損失，但在“午間谷電”下，所發的電是對應更高價格的峰電，而非廉價的午間谷電，那么它就具備了更高的電能價值。

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除了更友好于電網、更適合高緯度應用以外，盒子還了解到，在不少特定的場景下，垂直安裝的光伏組件也是獨具優勢：

場景一：農業光伏

光伏組件傾角90°安裝，會不會更有利于將光伏電站與農業活動更大程度的整合呢？答案是，會！ 

這是因為從投影面積上看，相較于常規傾斜安裝，垂直安裝方式組件占用面積極低，使空間利用率大幅提升。而且垂直系統建設無需改變地形，可更好發揮土地原本的經濟屬性（如農、牧業用地），將太陽能的發電價值與土地本身的價值最大化。

據了解，今年以來，歐洲已有多國出臺農業光伏法，就專門對農業光伏的占地面積進行了嚴格限制，垂直安裝的優勢就顯現出來了。

盒子了解到，就在2024年9月，印度能源公司Yashika與印度Wattkraft公司、德國Next2Sun公司，在印度啟動了垂直光伏和農業結合的試點項目，項目采用的是Next2Sun的垂直太陽能技術。

其他垂直太陽能項目現場，非上述項目圖

據介紹，Next2Sun公司的垂直雙面太陽能技術，允許在垂直方向安裝太陽能電池板，利用兩側發電，同時農民可在電站下方種植作物，發電和農業經濟兩不誤。

Yashika能源系統公司表示，隨著傳統太陽能設施土地使用的日益增長，人們普遍擔憂這些發電設施會取代寶貴的農業用地，影響農業的發展。此次開展試點項目，正是為了解決這一擔憂。

接下來他們將在印度各地啟動試點項目，項目規模從100 kWp到500kWp不等，然后逐步應用到全國范圍，研究垂直雙面太陽能技術在印度不同地區的效果。  

不過，讓盒子沒想到的是，全球第一個采用垂直安裝組件的農光互補項目，誕生于日本。

早在2022年5月，日本可持續能源政策研究所 (ISEP) 和日本 EPC 承包商 Ryoeng Co., Ltd. ，就在福島縣二本松市建造了一個垂直設計的農業光伏系統。項目采用的組件是由德國公司 Luxor Solar 提供的異質結組件，垂直安裝系統則是由Next2Sun 提供。光伏組件面板行之間的距離從 8 米到 10 米不等，陣列設計符合日本風速標準。陣列間的土地被當地的畜牧農用作牧場。

據項目負責人介紹，之所以選擇垂直安裝的方式是因為土地稀缺，垂直安裝更有利于土地的雙重利用。

值得注意的是，對于垂直安裝損失的正午時段的發電量，相關方認為未來隨著系統中光伏滲透率的進一步升高，正午時的電價可能出現負電價或者需要由儲能系統存儲起來，因此損失的發電量實際價值并不高。

現在看來，他們的預判成真了！

場景二：沙漠光伏

“風卷黃沙混九層，勢吞海岳浪奔騰”。灰塵堆積一直是沙漠地區光伏項目的一大痛點，而垂直組件的情況會好一些。

卡塔爾的研究人員在沙漠里做了這樣一個實驗：在同等環境條件下，設置22°朝南傾斜的雙面和單面光伏組件，以及垂直安裝的雙面光伏模塊，測試它們在沙漠環境下的發電性能，實驗時間為3年。

最終試驗結果顯示：干凈的傾斜雙面組件全年平均要比干凈的垂直雙面組件多產生約4%的能量。傾斜的組件在經歷灰塵污染后，單面模塊損失高達60%，雙面模塊損失高達45%，而垂直模塊的污染損失卻可以忽略不計。

場景三：高緯度有積雪地區

與沙漠環境下更防灰塵堆積同理，垂直安裝的光伏組件在冬季受積雪的影響也較小，既可以避免積雪覆蓋，減少發電損失，也能避免積雪過多帶來的機械載荷失效風險，在極寒地區與寒冷季節比較有優勢。 

關于這方面的應用，最著名的是在挪威國家足球場上誕生的、迄今為止全球最大的屋頂垂直雙面太陽能裝置。

今年5月，挪威Solenergi FUSen公司在這座體育場的瀝青屋頂上安裝了該陣列，由前文提到過的Over Easy Solar提供了284.4千瓦的光伏系統，采用的是硅異質結電池和組件，據報道雙面率達95.7%。安裝完畢后，陣列總占地面積超過2500平方米，預計每年將產生21.9萬度電。

由于太陽能電池板是垂直安裝的，在挪威這個冬季多雪的國家，也不會有太多積雪，安裝在體育場安全性更高。

與之類似的適用場景還包括：高速公路沿線、牧場圍欄等。

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不知道大家發現沒有，很多這種光伏垂直安裝設計的項目中，采用的都是HJT異質結組件，這背后有一個很有意思的原理哦~

原來，相較于傳統的安裝方式，垂直安裝的光伏組件對組件雙面率的要求會更高。我們知道，傳統安裝方式下，組件背面的發電量一般只占總發電量的5%，在占比如此低的情況下，組件的雙面率一般也就在70%、80%左右。

然而，在垂直安裝場景下，組件的雙面率就變得非常重要了。

打個比方，如果組件正面的發電率是100%，背面是70%，那么當早上太陽東升，正面朝著東，發電量可能挺好；但太陽下山時，背面朝著太陽，70%發電率就不拉后腿了。因此，垂直安裝的概念對組件的雙面率有著更高的要求。

這就是為什么HJT組件在這個賽道能夠“風生水起”。HJT光伏電池有著相對完美對稱的雙面結構特性，理論上，其正面發電率和背面發電率可以做到一致的狀態。雖然實際情況下，因為種種原因，HJT組件背面的發電量還是會有所損失，但整體來看，其雙面率已可以增到90%以上。

由此我們可以預測一下，垂直安裝的技術興起，或將有利于加快HJT技術的兌現。

圖源：華晟新能源

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說了這么多，差點漏了一個關鍵點：垂直安裝的形式之所以越來越多見，與太陽能組件價格的大幅下降也有密切關聯。

自2024年5月以來，歐洲光伏組件價格持續下降，截至2024年12月，歐洲市場n型單面組件，價格持穩在0.091歐元/瓦，雙面n型組件和全黑組件均降至0.088歐元/瓦。

組件價格的暴跌使得大家不再過度擔憂回本的問題，于是組件開始充當一些他用，例如戶外圍欄、高速圍欄、牧場圍欄等等。而隨著太陽能的普及，這類應用可能會更加普遍。

在國內市場，光伏組件價格更是兩年內跌去70%。從2022年的2元/W跌至當前的0.65元附近。

那么2025年，在安裝成本大幅下降、電價環境更加嚴峻的背景下，更友好于電網、且在諸多應用場景下更具優勢的垂直光伏方案，是否會掀起一場潮流風暴呢？