這并非新鮮事物，最早起源于歐洲。Nature Communications此前發(fā)布的一項研究結(jié)果表明，隨著光伏滲透率的提高，加之與歐盟主要政策舉措更加緊密地銜接，東西向垂直光伏將發(fā)揮積極作用，有助于歐盟在2040年前實現(xiàn)更加平衡、更加一體化的電力系統(tǒng)。 

 

以下圖（德國）為例，綠線代表垂直東西向安裝光伏，藍線代表垂直南北向安裝，黑線則代表傾斜南向安裝，三者之中垂直東西向的曲線尤為突出，其發(fā)電峰值出現(xiàn)在一天的開始和結(jié)束時。
 

 

發(fā)電峰值出現(xiàn)在一天的開始和結(jié)束時.jpg來源：GEM Energy Analytic

 

而從我國來看，在行業(yè)邁過“531生死線”后的市場格局中，垂直安裝正成為一個極具潛力的細分方向。其一，隨著光伏裝機規(guī)模和占比的大幅提升，“午間用不完，晚間用不了”的尷尬境況讓電網(wǎng)調(diào)峰壓力增大，而垂直安裝光伏能夠有效優(yōu)化發(fā)電曲線，平抑波峰；其二，該模式憑借土地利用效率優(yōu)勢，能靈活適配農(nóng)業(yè)光伏、建筑立面等多元場景需求。

 

 

英國約克大學(xué)的一項研究結(jié)果表明，以英國為例，垂直安裝雙面光伏（VBPV）系統(tǒng)的能量輸出顯著優(yōu)于垂直安裝單面光伏（VMPV）系統(tǒng)和傳統(tǒng)的傾斜單面光伏（TMPV）系統(tǒng)：與VMPV系統(tǒng)相比，VBPV系統(tǒng)的日發(fā)電量分別提高了7.12%和10.12%，而清晨和傍晚時段的發(fā)電量分別比TMPV系統(tǒng)提高了26.91%和22.88%。季節(jié)分析顯示，與VMPV系統(tǒng)相比，春季平均功率增益為11.42%，夏季為8.13%，秋季為10.94%，冬季為12.45%。與TMPV系統(tǒng)相比，這些增益更為顯著，冬季峰值功率高達24.52%。

 

來源：《Comprehensive study on the efficiency of vertical bifacial photovoltaic systems: a UK case study》

 

垂直光伏的優(yōu)勢在于不易積聚灰塵、碎屑和鳥糞，也不易在霜凍地區(qū)積雪。直立式設(shè)計確保大多數(shù)物體都能輕松從電池板表面滑落，大幅減少清洗運維成本和由積灰?guī)淼乃p。

 

當(dāng)空間狹小時，垂直安裝也能節(jié)省寶貴的空間。垂直光伏可以安裝在傳統(tǒng)平板太陽能電池板無法安裝的狹窄空間，例如建筑物之間，這使得它們成為各種環(huán)境的多功能選擇。

 

早在2022年，挪威的一家垂直光伏系統(tǒng)供應(yīng)商Over Easy Solar就已完成了第一個將其垂直太陽能組件技術(shù)用于屋頂應(yīng)用的試點項目。據(jù)其首席執(zhí)行官Trygve Mongstad表示，“我們選擇的朝向使得上午11點左右達到峰值，下午7點左右再次達到峰值”。繼這項安裝在學(xué)校的垂直光伏系統(tǒng)試點成功之后，第二階段于2023年夏季安裝完畢，目前，該項目總裝機容量為46kWp，覆蓋學(xué)校約500平方米的屋頂。
 

 

來源：Over Easy Solar

 

截至今年5月，Over Easy Solar的垂直光伏解決方案已向歐洲各地客戶交付總計超過1MW的電力，相當(dāng)于在超過15,000平方米的屋頂空間上安裝了27,600塊光伏板。

 

 

除上述優(yōu)點之外，垂直光伏具同時存在著初始成本和維護等方面的問題，但在部分場景下，垂直安裝的光伏組件具有獨特優(yōu)勢被進一步放大，具體如下：

 

 

垂直光伏的優(yōu)勢之一就在于占用空間極小，通常不到地表面積的1%，因為留出了大量空間用于土地上作物的種植，這讓其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域廣受歡迎：直方向用于發(fā)電，而水平方向幾乎全部用于耕作。

 

2024年9月，Yashika Energy Systems與德國Next2Sun公司和印度Wattkraft公司合作，將Next2Sun的垂直太陽能技術(shù)引入印度，試點項目將在印度各地實施，功率范圍從100千瓦到500千瓦。而在此之前，Next2Sun還為日本首個垂直農(nóng)業(yè)光伏項目提供了安裝系統(tǒng)。

 

來源：日本可持續(xù)能源政策研究所（ISEP）

 

然而值得注意的是，在農(nóng)業(yè)用地安裝垂直光伏組件也存在一些局限性，以玉米為例，其長勢最終可能會遮擋光伏板。

 

 

垂直安裝的光伏系統(tǒng)的一個重要特點是它非常適合使用雙面光伏組件。此外，垂直安裝在高緯度地區(qū)（即45°以上）尤其有用，因為這些地方的太陽高度角通常較低。

 

2024年，一套安裝在挪威國家足球場上的248.4千瓦的光伏系統(tǒng)創(chuàng)下了當(dāng)時世界上最大的屋頂垂直雙面光伏裝置的記錄：該系統(tǒng)包含1200多塊由Over Easy Solar自主研發(fā)的垂直光伏板，預(yù)計每年可產(chǎn)生高達21.9萬千瓦時的清潔能源。  

 

來源：Over Easy Solar

 

后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，在挪威電價上漲的背景下，該套垂直光伏系統(tǒng)在2月份的盈利能力比6月份同類水平安裝系統(tǒng)更高。此外，在降雪季節(jié)，垂直陣列的性能比傳統(tǒng)系統(tǒng)高出30%，這進一步凸顯了其在高緯度地區(qū)應(yīng)用的適用性。

 

 

陽臺上的垂直光伏組件同樣具有獨特的優(yōu)勢。今年2月，加拿大建筑一體化光伏制造商Mitrex推出了SolarRail太陽能光伏欄桿系統(tǒng)，適用于各種住宅和商業(yè)建筑應(yīng)用，例如公寓樓陽臺或辦公室入口。

 

 

此外，垂直光伏在交通領(lǐng)域也正在大展拳腳。歐盟委員會聯(lián)合研究中心（JRC）的一項研究結(jié)果顯示，單面和雙面垂直光伏系統(tǒng)在公路和鐵路沿線部署時都具有巨大的潛力：歐盟內(nèi)部潛在的光伏裝機容量為403GW，相當(dāng)于歐盟2030年太陽能光伏總裝機容量目標(biāo)的55%。這些系統(tǒng)采用雙面光伏組件，每年可產(chǎn)生391太瓦時（TWh）的清潔電力。

 

 

而在中國，光伏垂直安裝的概念也正在興起，并在政策、市場等諸多因素刺激下有愈演愈烈的趨勢。值得一提的是，在垂直安裝對于雙面率有著更高要求的背景之下，正好與HJT這一技術(shù)路線的特點相吻合（當(dāng)HJT組件垂直安裝時，兩側(cè)均可充分接收光照，實現(xiàn)高效發(fā)電）。這也正是眾多光伏垂直安裝項目普遍選用 HJT 異質(zhì)結(jié)組件的核心原因。

 

在垂直安裝的HJT光伏電站的密集布局下，1GW規(guī)模僅需要1,318英畝，相比之下傳統(tǒng)組件所需的占地面積為3,460英畝，大大減少了土地占用，這使得它對于土地資源有限的業(yè)主來說尤為有利。對于將“種地基因”刻在骨子里的中國人來說更是如此。

 

作為國內(nèi)HJT龍頭企業(yè)，華晟新能源正持續(xù)在技術(shù)創(chuàng)新與項目實踐中深挖垂直光伏技術(shù)的應(yīng)用潛力。據(jù)了解，在市場的加速認可之下，華晟新能源已專門成立解決方案部門推廣垂直發(fā)電；全新推出的昆侖系列垂直異質(zhì)結(jié)組件，更是憑借近100%的超高雙面率，可靈活應(yīng)用于農(nóng)業(yè)光伏、交通設(shè)施和建筑一體化等多個領(lǐng)域。

 

在其位于安徽宣城的一座占地2000平方米的藍莓園垂直光伏實證基地中，10排全部正面朝東、背面朝西的光伏陣列整齊排列，并在每兩排光伏板之間種植了3排藍莓樹。實證結(jié)果表明，垂直安裝下土地被更高效利用且HJT組件也展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。
 

 

來源：華晟產(chǎn)品說

 

6月1日起，我國步入了光伏電價市場化時代。這個乍聽起來有悖常理的垂直安裝模式有望迎來飛速發(fā)展，但其距離真正廣泛應(yīng)用還需依賴技術(shù)突破、政策細化和電力交易機制完善的三重驅(qū)動。

 

相比于最佳傾角安裝，垂直安裝并非“贏家通吃”的局面，而具體采用哪種安裝方式取決于多種因素，包括地理位置、屋頂結(jié)構(gòu)和具體的能源需求。但可以肯定的一點是，無論是垂直安裝還是最佳傾角安裝，每種安裝方向都有其獨特的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)。兩者也并非一刀切的替代選擇，而更像是在特定應(yīng)用場景中形成的互補體系。