【品恩泰克】浅析光伏优化器如何有效减少发电量损失
在光伏的世界里，每一缕阳光都承载着无尽的潜能。然而，单个光伏组件的力量往往不足以支撑起我们对绿色能源的渴望。为了捕捉这份来自自然的馈赠，我们不仅需要构建庞大的光伏阵列，更需要面对一个严峻的挑战——失配损失。
传统集中式光伏发电系统，如同一位盲人摸象，难以预见周边环境带来的微妙变化，导致功率损失如影随形。尤其是在局部阴影的困扰下，光伏阵列的功率输出仿佛被无形的枷锁束缚，难以释放其真正的潜力。在集中式光伏发电系统中，由于只有一个DC-AC能量变换环节，控制时需同时考虑跟踪光伏板的最大功率点和保证电网输出电压的幅值、相位及正弦度，这使得控制过程较为复杂。逆变器多路输入使用同一个MPPT，无法识别串并联支路光伏组件的差异，从而大幅降低了发电效率。对于光伏组件参数的离散性或太阳辐射条件的差异造成的能量损失，这种集中式控制方法无能为力。
此外，在串联连接时，若电流不匹配，会导致阵列中的个别光伏组件处于反向偏置状态，形成热斑。在并联连接时，若电压不匹配，则会在阵列内形成环流热斑。这些都会使串并联连接中的个别组件处于消耗功率的状态，缩短组件寿命。特别是在光伏组件阵列无法均匀受光的情况下，失配损失会更大。虽然通过接线盒中的旁通二极管可以将工作异常的电池串旁通，部分减少电流不匹配带来的功率损失，但无法消除因组串中任意一块低电流电池组件所带来的电流匹配问题。
浙江品恩泰克科技有限公司，以科技创新为笔，绘制了一幅绿色能源的新蓝图。我们深知，每一块光伏组件都是独立的战士，它们需要更精准的控制与呵护。因此，我们引入了光伏优化器——这一光伏领域的智能守护者。光伏优化器，英名简称MPPT，又称光伏功率优化器和组件功率优化器，是一种智能设备，旨在提高光伏组件的能源效率和稳定性。
光伏优化器，如同光伏组件的私人教练，它不仅能够实时监控并优化每块组件的电能输出，更能在失配问题出现时，迅速调整策略，确保其他组件不受影响，继续以最大功率输出。这种分布式的管理方式，让光伏阵列的每一部分都能发挥出最大的效能，将失配损失降到最低。
想象一下，当某块组件被阴影遮挡时，传统系统只能无奈叹息，而品恩泰克的光伏优化器却能挺身而出，通过内部的DC-DC控制电路，巧妙地将低电流转化为高电流，与其他组件并肩作战，共同抵御失配的侵袭。这种智能的调节与匹配，让光伏阵列的发电量得到了显著提升。不仅如此，品恩泰克的光伏优化器还具备强大的数据采集与监控功能。每一块接了优化器的光伏组件，其实时电压、电流、功率和直流电量都能被精准记录并传输到监控服务器。这不仅让我们对光伏阵列的运行状态了如指掌，更为客户提供了科学决策的依据。
光伏优化器的基本原理
在传统的组串设计方案中，当某一组串中的一块组件受到阴影遮挡时，其工作电流会下降，由于串联电路的特性，整串的电流也会降低，从而导致整串的功率输出减少。例如，当工作电流从8A降低为7.5A时，整串的功率输出将降低约9%。由于是串联电路，造成整串的电流降低，那么整串的功率输出由原来的2400W降低为240Wp*（1-9%）*10=2184W，降低比例9%。
当增加光伏优化器后，被阴影遮挡的组件不再影响其他组件的发电，通过优化器内部的小变压器DC-DC控制电路来改变组件的输出电流，和其他组件的电流进行匹配（当然优化器需要监测同一路组串上其他组件的输出电流，发现不一致后才能对自身的输出电流大小的进行调节），该组件电流7.5A提升为8A，电压由29V降低为27.18A，那么实际的功率出为240Wp*9+240Wp*（1-9%）=2377.5W，即实际损失功率0.9%。
每块光伏组件均接入光伏优化器，每块组件相对于光伏阵列来说是一个独立的整体，它的输出功率不会受到其他任何组件的影响，一直输出在当前环境条件下的最大功率值。当然组件级优化器也可以设置为实时和逆变器配套，并进行通讯，按照逆变器的最佳功率点电压进行分配。这样连接每一块组件的优化器的输出就受到逆变器的影响，在保证电流一致的情况下，按逆变器的指令进行输出，使其始终工作在效率最高的电压点上。
对于数据采集和监控，对于每一块接了光伏优化器的光伏组件的实时电压、电流、功率和直流电量均经数据采集器传输到监控服务器。参考以下图通讯结构。
无论是集中式的MPPT架构还是组串式的MPPT架构，由于光伏组件特性不一致，都容易造成电流失配问题，导致系统整体发电效率大幅下降。为解决此问题，品恩泰克提出了分布式光伏功率优化器的阵列架构。本文在组串式MPPT架构的基础上，分析了单个光伏组件接入功率优化器前后的发电提升情况。当光伏阵列存在失配时，安装有光伏优化器的光伏阵列可提高发电量。根据失配比例的不同，发电量增益也有所不同。
品恩泰克，用科技的力量点亮绿色能源的未来。我们相信，只有不断创新与突破，才能让光伏产业更加繁荣与可持续。选择品恩泰克，就是选择了一个更加光明、更加绿色的未来。让我们携手共进，共同书写光伏领域的新篇章！