這并非新鮮事物，最早起源于歐洲。Nature Communications此前發(fā)布的一項(xiàng)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(shí)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(lán)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(shí)。
發(fā)電峰值出現(xiàn)在一天的開始和結(jié)束時(shí).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(gè)極具潛力的細(xì)分方向。其一，隨著光伏裝機(jī)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。
垂直安裝的優(yōu)勢在哪？
英國約克大學(xué)的一項(xiàng)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(shí)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(dá)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(jì)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(yùn)維成本和由積灰?guī)淼乃p。
當(dāng)空間狹小時(shí)，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(gè)將其垂直太陽能組件技術(shù)用于屋頂應(yīng)用的試點(diǎn)項(xiàng)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(diǎn)左右達(dá)到峰值，下午7點(diǎn)左右再次達(dá)到峰值”。繼這項(xiàng)安裝在學(xué)校的垂直光伏系統(tǒng)試點(diǎn)成功之后，第二階段于2023年夏季安裝完畢，目前，該項(xiàng)目總裝機(jī)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(jì)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。
垂直光伏的多場景應(yīng)用
除上述優(yōu)點(diǎn)之外，垂直光伏具同時(shí)存在著初始成本和維護(hù)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(dú)特優(yōu)勢被進(jìn)一步放大，具體如下：
農(nóng)業(yè)光伏：
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?yàn)榱舫隽舜罅靠臻g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(diǎn)項(xiàng)目將在印度各地實(shí)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(gè)垂直農(nóng)業(yè)光伏項(xiàng)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(huì)遮擋光伏板。
高緯度寒冷地區(qū)：
垂直安裝的光伏系統(tǒng)的一個(gè)重要特點(diǎn)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?yàn)檫@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(shí)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(jì)每年可產(chǎn)生高達(dá)21.9萬千瓦時(shí)的清潔能源。
來源：Over Easy Solar
后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，在挪威電價(jià)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(jìn)一步凸顯了其在高緯度地區(qū)應(yīng)用的適用性。
建筑外立面：
陽臺(tái)上的垂直光伏組件同樣具有獨(dú)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(tái)或辦公室入口。
公路或鐵路沿線：
此外，垂直光伏在交通領(lǐng)域也正在大展拳腳。歐盟委員會(huì)聯(lián)合研究中心（JRC）的一項(xiàng)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(shí)都具有巨大的潛力：歐盟內(nèi)部潛在的光伏裝機(jī)容量為403GW，相當(dāng)于歐盟2030年太陽能光伏總裝機(jī)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(shí)（TWh）的清潔電力。
垂直安裝場景下，HJT更具優(yōu)勢
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(duì)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(diǎn)相吻合（當(dāng)HJT組件垂直安裝時(shí)，兩側(cè)均可充分接收光照，實(shí)現(xiàn)高效發(fā)電）。這也正是眾多光伏垂直安裝項(xiàng)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(duì)于土地資源有限的業(yè)主來說尤為有利。對(duì)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(xiàng)目實(shí)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(rèn)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(gè)領(lǐng)域。
在其位于安徽宣城的一座占地2000平方米的藍(lán)莓園垂直光伏實(shí)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(lán)莓樹。實(shí)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(jià)市場化時(shí)代。這個(gè)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(xì)化和電力交易機(jī)制完善的三重驅(qū)動(dòng)。
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(diǎn)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(dú)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(bǔ)體系。
