用分布式电源优化器优化PV系统
安装
图1：由于阴影或其它因素造成的电池板不匹配导致太阳能电池板中功率损耗不均匀。(来源：美国国家半导体实验室)
图2：遮蔽条件下电池板阵列的性能差异.(来源：《阴影对连接电网的PV系统的影响》)
图3：斜屋顶天窗遮挡20%的太阳能电池板阵列就可能使PV系统的输出功率损失达到惊人的81%。(来源：《光子国际》，2009年9月(单串配置)
在系统安装时未发现的不匹配问题，将导致许多PV系统无法达到最大电能产能，降低了系统拥有者的投资回报率。此外，已知的不匹配问题也可能因为电能产能不理想而导致整个项目的失败。这些不匹配问题都造成了PV系统的产能不足，以及太阳能设备部署空间未能得到充分利用。如果能够充分利用那些部分时段会受阴影遮蔽的的屋顶空间(例如在护墙附近，或者在屋顶的一些机械设备的四周)，太阳能发电系统的安装率可以增加10%到20%。有些居民用户的位置已被树木(不能砍伐)或附近的建筑完全遮蔽，因此很难估计此类场所能够获得的太阳能。根据Greenberg Quinlan Rosner Research公司于2009年1月开展的一次调查，150位受访的安装人员承认这是一个取决于场地的问题，54%的安装人员均表示安装现场不能有任何遮蔽阴影。选择“通过设计解决这一问题”的安装人员表示平均成本会提高19%。此外，根据加利福尼亚公共事业委员会在2009年6月进行的一项研究，参与加州太阳能计划的各个计量场所的平均年产能持续低于PV系统的预期产能(图4)。
图4 ：参与加州太阳能计划的各个计量场所的平均年产能持续低于PV系统的预期产能。(来源：加利福尼亚公共事业委员会“Itron智能电网协同架构影响评估”
为说明电池板不匹配的现象，以及电池参数小幅变化会影响PV系统电池板阵列系统级性能的原因，需要讨论目前搭建PV系统的常用方式。
在住宅、商业或者公共事业中应用的PV系统电池板阵列，通常采用如图5所示的配置。在这种安装方式中，多组串联的PV系统电池板并联并向连接电网的逆变器输入。电池板本身由串联的电池构成。集中式逆变器的主要功能是将直流电转变为交流电，但同时还配有一个最大功率点跟踪控制器，它可通过一种最大功率点跟踪算法随时调节PV系统电池板阵列的输入阻抗，获得最大产能。
太阳能模块产生的功率即电流(I)与电压(V)的乘积。在任何既定条件和既定时间下存在一个最佳点，即最大功率点(MPP)，使太阳能模块产生最大功率输出。换句话说，光伏模块的最大功率点是电流与电压之间的指数关系的函数。最大功率点跟踪(MPPT)是一种电子形式的跟踪技术，它利用算法和控制电路来搜索这个最大功率点，从而使转换器电路可以从光伏电池模块中获取最大功率。
在辐射、温度以及其它电池参数统一的情塑封电感器况下，除转换效率差异之外，分布式MPPT和集中式MPPT在性能方面没有差异。然而，在存在局部阴影的情况下，电池板模压电感器不匹配将成为最大的问题，因为参数不统一，局部阴影将导致阵列的不同电池板具有多个MPP。采用集中式MPPT时，可能会导致更多的不均匀损失，其原因主要有两个：首先，集中式MPPT内部混乱，在进行功率配置时停留在局部最高点，并设置在电压的次优点；其次，在非正常的条件下，MPP的电压点差别可能非常大，超出了集中式MPPT的工作范围和电压范围。由于电池板之间的差别很大，差模电感在这些情况下，采用分布式模压电感MPPT的电源优化器，可独立地增强并提高电池板的性能。
图5 ：采用集中式MPPT技术并网的PV系统。(来源：美国美国国家半导体)
图6：采用电源优化器分布式MPPT技术并网的逆变器。(来源：美国美国国家半导体)平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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