【原創】關于光伏發電功率優化器的討論
本文內容如題，隨著光伏這幾年的快速發展，太陽能被認為是最好的化學替代能源之一！今年SNEC上海光伏展與往年也有較大的變化，其中包括光伏系統的各種應用（離網系統的一體化解決方案、光伏烤箱、光伏應急燈、光伏應急通訊等）。本人在本次上海展上看到一種往年沒有出現的產品，叫功率優化器，等下會上傳圖片！其主要作用及具體描述等下傳兩張圖片上來供大家分享！下面先上傳3張圖片，其中前兩張是上海展會拍的現場照片，第三張是我找到的美國國家半導體實驗室發布的在回路中的連接圖！各位看官請仔細看第三張的連接圖哦，等下會有問題要問呢！另外這基本上屬于我的處女帖了，希望大家能給點支持哦！
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因為光伏發電系統不可避免的是需要多塊電池板的串聯，而串聯最大的問題就是回路電流必須要一致，當出現同一串電池板因為產品一致性問題不好，陰影遮擋等因素導致部分電池不能發電時，整串的光伏電池效率損失會很嚴重，而且逆變器特別是集中式的逆變器接入的電池板陣列很多時，會導致各個組串的電池板不能夠在自己的最大功率點運行，這些都是對電能和發電量的損失！因此上述的功率優化器主要就是解決或者說是緩解這些問題的！根據專利信息和上海展會現場廠家對產品的描述，功率調節器（上圖所示的SMO）本質的功率特點是用DC-DC變換將串聯的每塊電池板的電流都變成一樣大，從而實現整個組串的最大功率輸出！
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@zhang_min9861
因為光伏發電系統不可避免的是需要多塊電池板的串聯，而串聯最大的問題就是回路電流必須要一致，當出現同一串電池板因為產品一致性問題不好，陰影遮擋等因素導致部分電池不能發電時，整串的光伏電池效率損失會很嚴重，而且逆變器特別是集中式的逆變器接入的電池板陣列很多時，會導致各個組串的電池板不能夠在自己的最大功率點運行，這些都是對電能和發電量的損失！因此上述的功率優化器主要就是解決或者說是緩解這些問題的！根據專利信息和上海展會現場廠家對產品的描述，功率調節器（上圖所示的SMO）本質的功率特點是用DC-DC變換將串聯的每塊電池板的電流都變成一樣大，從而實現整個組串的最大功率輸出！
發帖打字好累！真心佩服之前的前輩！轉入正題，背景描述大概差不多了，有不明白的地方大家可以回帖發問，我盡量回復清楚！希望能和大家好好的進行技術討論哦！說到討論，現在回到正題！現場不少工程師，甚至有一些資深的工程師有這樣的疑問？這樣能提高單個組串的發電效率肯定沒有問題！但是如圖3，每個組串最終還是要輸出匯流的？如前所述，這種功率優化器旨在使每個組串里的電池有相同的工作電流，那么組串完成后比如導致不同的組串之間電壓的不匹配，而不同的組串輸出又是直接并聯的！最終他們的電壓肯定是一樣的，對于這種看著矛盾的處理，現場廠家沒有對此疑問作出任何有效的回復？因此在此處請大家討論下：
1、這種電壓不匹配對功率的影響有多大？如何更好的解決這種電壓不匹配問題？
2、每個電池板加功率優化器，其本身的損耗和成本能否在投資回收周期內解決？
3、增加了如此多的功率優化器（相當于增加了很多的DC-DC模塊），其故障率會如何？
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@zhang_min9861
發帖打字好累！真心佩服之前的前輩！轉入正題，背景描述大概差不多了，有不明白的地方大家可以回帖發問，我盡量回復清楚！希望能和大家好好的進行技術討論哦！說到討論，現在回到正題！現場不少工程師，甚至有一些資深的工程師有這樣的疑問？這樣能提高單個組串的發電效率肯定沒有問題！但是如圖3，每個組串最終還是要輸出匯流的？如前所述，這種功率優化器旨在使每個組串里的電池有相同的工作電流，那么組串完成后比如導致不同的組串之間電壓的不匹配，而不同的組串輸出又是直接并聯的！最終他們的電壓肯定是一樣的，對于這種看著矛盾的處理，現場廠家沒有對此疑問作出任何有效的回復？因此在此處請大家討論下：1、這種電壓不匹配對功率的影響有多大？如何更好的解決這種電壓不匹配問題？2、每個電池板加功率優化器，其本身的損耗和成本能否在投資回收周期內解決？3、增加了如此多的功率優化器（相當于增加了很多的DC-DC模塊），其故障率會如何？
先寫3帖吧，呵呵手都敲酸了！本討論沒有對錯之分，僅僅供大家一起討論，不同的觀點相互匯聚，最終總能擦出火花的！另外請各位大蝦們多多指點，能讓我第一次發帖別那么快往下沉就好！
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@zhang_min9861
先寫3帖吧，呵呵手都敲酸了！本討論沒有對錯之分，僅僅供大家一起討論，不同的觀點相互匯聚，最終總能擦出火花的！另外請各位大蝦們多多指點，能讓我第一次發帖別那么快往下沉就好！
雖然沒人回復，我還是先說下自己的理解吧！從逆變器角度看，其并不能直接識別光伏電池組串的最大功率點，而是通過擾動比較去找當前最佳功率點（為了有所區分，我把電池板理論的最大功率輸出點叫最大功率點，把逆變器經過比較得出的工作點叫做最佳功率點），理論分析，如果所有外設條件與理論一致，最大功率點和最佳功率點應該是一個點，但是往往因為現場環境等各種因素的不同，尤其是當有陰影遮擋出現時，肯定會出現某個組串的功率輸出下降，按照專利說法，這個時候功率調節器可以起作用，能有效避免因部分遮擋造成的過多功率損失或者連帶損失！
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@zhang_min9861
雖然沒人回復，我還是先說下自己的理解吧！從逆變器角度看，其并不能直接識別光伏電池組串的最大功率點，而是通過擾動比較去找當前最佳功率點（為了有所區分，我把電池板理論的最大功率輸出點叫最大功率點，把逆變器經過比較得出的工作點叫做最佳功率點），理論分析，如果所有外設條件與理論一致，最大功率點和最佳功率點應該是一個點，但是往往因為現場環境等各種因素的不同，尤其是當有陰影遮擋出現時，肯定會出現某個組串的功率輸出下降，按照專利說法，這個時候功率調節器可以起作用，能有效避免因部分遮擋造成的過多功率損失或者連帶損失！
的確是個問題,假設一片樹葉或者陰影擋住了某一個電池板.
而出于串聯狀態的所有電池板依然會有電流流過.
那這個沒發電的電池板是不是也有相同的電流留過呢?
沒發電,卻有電流,會不會損壞太陽能電池板?或者縮短壽命?
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@zhang_min9861
雖然沒人回復，我還是先說下自己的理解吧！從逆變器角度看，其并不能直接識別光伏電池組串的最大功率點，而是通過擾動比較去找當前最佳功率點（為了有所區分，我把電池板理論的最大功率輸出點叫最大功率點，把逆變器經過比較得出的工作點叫做最佳功率點），理論分析，如果所有外設條件與理論一致，最大功率點和最佳功率點應該是一個點，但是往往因為現場環境等各種因素的不同，尤其是當有陰影遮擋出現時，肯定會出現某個組串的功率輸出下降，按照專利說法，這個時候功率調節器可以起作用，能有效避免因部分遮擋造成的過多功率損失或者連帶損失！
還是繼續說這個思路吧，不能無疾而終呀！其實是發出來討論的帖子，讓大家一起來共同進步，沒有想到好少人問呀！繼續我自己的理解吧！簡單的說 ，如果電路中沒有功率變換器，那么我們可以把從逆變器輸入的直流到一個個小的電池片的整個系統環節看成是很多電池片的組串模型！以時下最流行的大型電站舉例，那么就是一個個不到1W的小電池片組成到逆變器輸入端約800V/500KW的組串，不同系統間的區別在于是先串后并還是先并后串，而過程中的功率損失除了常規的功率損失外，還有就是系統配置時的功率損失，以及本文開頭說到的不同功率板間的工藝差異等造成的電池板最終輸出特性差異，串聯的電池板最終電流就是最小的那個電流，在光伏發展的前期，可能大家的目光更多的是關注一些設備本身的效率和穩定性，但是隨著光伏產業的發展，早期問題已經在很大程度上得以解決，而且隨著產業的越來越貧民化，大家對光伏發電系統的關注點越來越多，因此如何提高系統的發電量，如何設計系統方便施工現場的安裝與調試成為今年上海SNEC光伏展的主題之一！今年去光伏展最大的感觸是光伏真的已經快大眾化了，大家都在想著怎么讓光伏更好的走進大家家庭中（離網系統、應急系統、甚至便攜式燒水、燒烤、充電等等都在光伏展上亮相了）。
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@zhang_min9861
還是繼續說這個思路吧，不能無疾而終呀！其實是發出來討論的帖子，讓大家一起來共同進步，沒有想到好少人問呀！繼續我自己的理解吧！簡單的說，如果電路中沒有功率變換器，那么我們可以把從逆變器輸入的直流到一個個小的電池片的整個系統環節看成是很多電池片的組串模型！以時下最流行的大型電站舉例，那么就是一個個不到1W的小電池片組成到逆變器輸入端約800V/500KW的組串，不同系統間的區別在于是先串后并還是先并后串，而過程中的功率損失除了常規的功率損失外，還有就是系統配置時的功率損失，以及本文開頭說到的不同功率板間的工藝差異等造成的電池板最終輸出特性差異，串聯的電池板最終電流就是最小的那個電流，在光伏發展的前期，可能大家的目光更多的是關注一些設備本身的效率和穩定性，但是隨著光伏產業的發展，早期問題已經在很大程度上得以解決，而且隨著產業的越來越貧民化，大家對光伏發電系統的關注點越來越多，因此如何提高系統的發電量，如何設計系統方便施工現場的安裝與調試成為今年上海SNEC光伏展的主題之一！今年去光伏展最大的感觸是光伏真的已經快大眾化了，大家都在想著怎么讓光伏更好的走進大家家庭中（離網系統、應急系統、甚至便攜式燒水、燒烤、充電等等都在光伏展上亮相了）。
貌似有點跑題，不過寫著寫著就想寫寫自己的感想了！呵呵
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@zhang_min9861
發帖打字好累！真心佩服之前的前輩！轉入正題，背景描述大概差不多了，有不明白的地方大家可以回帖發問，我盡量回復清楚！希望能和大家好好的進行技術討論哦！說到討論，現在回到正題！現場不少工程師，甚至有一些資深的工程師有這樣的疑問？這樣能提高單個組串的發電效率肯定沒有問題！但是如圖3，每個組串最終還是要輸出匯流的？如前所述，這種功率優化器旨在使每個組串里的電池有相同的工作電流，那么組串完成后比如導致不同的組串之間電壓的不匹配，而不同的組串輸出又是直接并聯的！最終他們的電壓肯定是一樣的，對于這種看著矛盾的處理，現場廠家沒有對此疑問作出任何有效的回復？因此在此處請大家討論下：1、這種電壓不匹配對功率的影響有多大？如何更好的解決這種電壓不匹配問題？2、每個電池板加功率優化器，其本身的損耗和成本能否在投資回收周期內解決？3、增加了如此多的功率優化器（相當于增加了很多的DC-DC模塊），其故障率會如何？
個人感覺，多此一舉，理論上任何外接設備也改變不了組件本身的特性，包括最大功率跟蹤，也只是在設備本身及外部條件的限制下輸出最大功率。個人覺得除最大功率跟蹤外，其他的東西只會增加損耗，增加故障率，增加投資，有害無益。應該是忽悠概念的玩意。
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@sunpeng
個人感覺，多此一舉，理論上任何外接設備也改變不了組件本身的特性，包括最大功率跟蹤，也只是在設備本身及外部條件的限制下輸出最大功率。個人覺得除最大功率跟蹤外，其他的東西只會增加損耗，增加故障率，增加投資，有害無益。應該是忽悠概念的玩意。
終于看到有不同的意見了，是否概念暫且不提，其實認同你的一個說法，無論怎么加外部電路，不能改變電池本身特性！加外圍設備的目的是為了讓電池板更好的工作在最大功率狀態！增加投資和增加故障率也是對的！但是不能說有害無益，仔細分析其實肯定是能增加發電量的，因此準確的說應該是有利有弊，關鍵還是怎么去權衡利弊！最近一直在研究怎么提高光伏發電的能量問題！個人感覺還是靠譜的，就跟現在晶硅的電站在搞跟蹤一樣，只是由于技術、產品穩定性等方面的原因還沒有大批量的使用！
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@zhang_min9861
還是繼續說這個思路吧，不能無疾而終呀！其實是發出來討論的帖子，讓大家一起來共同進步，沒有想到好少人問呀！繼續我自己的理解吧！簡單的說，如果電路中沒有功率變換器，那么我們可以把從逆變器輸入的直流到一個個小的電池片的整個系統環節看成是很多電池片的組串模型！以時下最流行的大型電站舉例，那么就是一個個不到1W的小電池片組成到逆變器輸入端約800V/500KW的組串，不同系統間的區別在于是先串后并還是先并后串，而過程中的功率損失除了常規的功率損失外，還有就是系統配置時的功率損失，以及本文開頭說到的不同功率板間的工藝差異等造成的電池板最終輸出特性差異，串聯的電池板最終電流就是最小的那個電流，在光伏發展的前期，可能大家的目光更多的是關注一些設備本身的效率和穩定性，但是隨著光伏產業的發展，早期問題已經在很大程度上得以解決，而且隨著產業的越來越貧民化，大家對光伏發電系統的關注點越來越多，因此如何提高系統的發電量，如何設計系統方便施工現場的安裝與調試成為今年上海SNEC光伏展的主題之一！今年去光伏展最大的感觸是光伏真的已經快大眾化了，大家都在想著怎么讓光伏更好的走進大家家庭中（離網系統、應急系統、甚至便攜式燒水、燒烤、充電等等都在光伏展上亮相了）。
接上面繼續，逆變器通過實時擾動輸入電壓來確定輸入功率（及光伏板的輸出功率）最大化，根據現階段MPPT的水平，默認為這個是比較準的（正規的逆變器廠家99%）肯定是沒有問題的！那么如果因出現個別組串阻擋時，如果沒有功率優化器，那么勢必導致因這個個別組串造成別的組串電壓不匹配，造成能量損失！這個我想大家理解起來是沒有問題的，毋庸置疑的！
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@zhang_min9861
接上面繼續，逆變器通過實時擾動輸入電壓來確定輸入功率（及光伏板的輸出功率）最大化，根據現階段MPPT的水平，默認為這個是比較準的（正規的逆變器廠家99%）肯定是沒有問題的！那么如果因出現個別組串阻擋時，如果沒有功率優化器，那么勢必導致因這個個別組串造成別的組串電壓不匹配，造成能量損失！這個我想大家理解起來是沒有問題的，毋庸置疑的！
如果裝了功率優化器的話，能實時的調整個細節話的輸出電壓電流，使各個組串更好的去滿足當前逆變器的最佳電壓！這里一定需要強調的是功率優化器不是萬能的，并不能讓每塊電池板都一定可以工作在最佳工作點，終究還是有損失的，這點也是很多人比較難以理解的!我這么按照自己的思路來解釋也不知道是否一定合理！所以我的標題是關于功率優化器的討論！這個地方有個數據可以跟大家共享下，根據美國和尚德的試驗應用數據，這個功率優化器可以補償約50%因日照不同、遮擋等造成的MPPT功率損失！
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