【原创】关于光伏发电功率优化器的讨论
来源： 作者： 发布时间：2017-09-05 09:52:22 浏览量：
因为光伏发电系统不可避免的是需要多块电池板的串联，而串联最大的问题就是回路电流必须要一致，当出现同一串电池板因为产品一致性问题不好，阴影遮挡等因素导致部分电池不能发电时，整串的光伏电池效率损失会很严重，而且逆变器特别是集中式的逆变器接入的电池板阵列很多时，会导致各个组串的电池板不能够在自己的最大功率点运行，这些都是对电能和发电量的损失！因此上述的功率优化器主要就是解决或者说是缓解这些问题的！根据专利信息和上海展会现场厂家对产品的描述，功率调节器（上图所示的SMO）本质的功率特点是用DC-DC变换将串联的每块电池板的电流都变成一样大，从而实现整个组串的最大功率输出！
发帖打字好累！真心佩服之前的前辈！转入正题，背景描述大概差不多了，有不明白的地方大家可以回帖发问，我尽量回复清楚！希望能和大家好好的进行技术讨论哦！说到讨论，现在回到正题！现场不少工程师，甚至有一些资深的工程师有这样的疑问？这样能提高单个组串的发电效率肯定没有问题！但是如图3，每个组串最终还是要输出汇流的？如前所述，这种功率优化器旨在使每个组串里的电池有相同的工作电流，那么组串完成后比如导致不同的组串之间电压的不匹配，而不同的组串输出又是直接并联的！最终他们的电压肯定是一样的，对于这种看着矛盾的处理，现场厂家没有对此疑问作出任何有效的回复？因此在此处请大家讨论下：
1、这种电压不匹配对功率的影响有多大？如何更好的解决这种电压不匹配问题？
2、每个电池板加功率优化器，其本身的损耗和成本能否在投资回收周期内解决？
3、增加了如此多的功率优化器（相当于增加了很多的DC-DC模块），其故障率会如何？
先写3帖吧，呵呵手都敲酸了！本讨论没有对错之分，仅仅供大家一起讨论，不同的观点相互汇聚，最终总能擦出火花的！另外请各位大虾们多多指点，能让我第一次发帖别那么快往下沉就好！虽然没人回复，我还是先说下自己的理解吧！从逆变器角度看，其并不能直接识别光伏电池组串的最大功率点，而是通过扰动比较去找当前最佳功率点（为了有所区分，我把电池板理论的最大功率输出点叫最大功率点，把逆变器经过比较得出的工作点叫做最佳功率点），理论分析，如果所有外设条件与理论一致，最大功率点和最佳功率点应该是一个点，但是往往因为现场环境等各种因素的不同，尤其是当有阴影遮挡出现时，肯定会出现某个组串的功率输出下降，按照专利说法，这个时候功率调节器可以起作用，能有效避免因部分遮挡造成的过多功率损失或者连带损失！
的确是个问题,假设一片树叶或者阴影挡住了某一个电池板.
而出于串联状态的所有电池板依然会有电流流过.
那这个没发电的电池板是不是也有相同的电流留过呢?
没发电,却有电流,会不会损坏太阳能电池板?或者缩短寿命?
当出现遮挡后，电流走旁路二极管走，但是会牺牲这部分的能量损失！
找个地板来听课。。。 感谢司令，我觉得挺有意义的话题，而且挺现实的话题，怎么没人参与讨论呢？ 还是继续说这个思路吧，不能无疾而终呀！其实是发出来讨论的帖子，让大家一起来共同进步，没有想到好少人问呀！继续我自己的理解吧！简单的说 ，如果电路中没有功率变换器，那么我们可以把从逆变器输入的直流到一个个小的电池片的整个系统环节看成是很多电池片的组串模型！以时下最流行的大型电站举例，那么就是一个个不到1W的小电池片组成到逆变器输入端约800V/500KW的组串，不同系统间的区别在于是先串后并还是先并后串，而过程中的功率损失除了常规的功率损失外，还有就是系统配置时的功率损失，以及本文开头说到的不同功率板间的工艺差异等造成的电池板最终输出特性差异，串联的电池板最终电流就是最小的那个电流，在光伏发展的前期，可能大家的目光更多的是关注一些设备本身的效率和稳定性，但是随着光伏产业的发展，早期问题已经在很大程度上得以解决，而且随着产业的越来越贫民化，大家对光伏发电系统的关注点越来越多，因此如何提高系统的发电量，如何设计系统方便施工现场的安装与调试成为今年上海SNEC光伏展的主题之一！今年去光伏展最大的感触是光伏真的已经快大众化了，大家都在想着怎么让光伏更好的走进大家家庭中（离网系统、应急系统、甚至便携式烧水、烧烤、充电等等都在光伏展上亮相了）。貌似有点跑题，不过写着写着就想写写自己的感想了！呵呵
接上面继续，逆变器通过实时扰动输入电压来确定输入功率（及光伏板的输出功率）最大化，根据现阶段MPPT的水平，默认为这个是比较准的（正规的逆变器厂家99%）肯定是没有问题的！那么如果因出现个别组串阻挡时，如果没有功率优化器，那么势必导致因这个个别组串造成别的组串电压不匹配，造成能量损失！这个我想大家理解起来是没有问题的，毋庸置疑的！
如果装了功率优化器的话，能实时的调整个细节话的输出电压电流，使各个组串更好的去满足当前逆变器的最佳电压！这里一定需要强调的是功率优化器不是万能的，并不能让每块电池板都一定可以工作在最佳工作点，终究还是有损失的，这点也是很多人比较难以理解的!我这么按照自己的思路来解释也不知道是否一定合理！所以我的标题是关于功率优化器的讨论！这个地方有个数据可以跟大家共享下，根据美国和尚德的试验应用数据，这个功率优化器可以补偿约50%因日照不同、遮挡等造成的MPPT功率损失！
明天开始放假过节了！这几天可能没有更新了！给大家分享一个比较私密的文件吧（希望公司不会有人上电源网）！因为是全英文的，还是我们自己实际的专利，所以大家看起来估计会费劲些！希望大家看了能有收获！75324(1).pdf
个人感觉，多此一举，理论上任何外接设备也改变不了组件本身的特性，包括最大功率跟踪，也只是在设备本身及外部条件的限制下输出最大功率。个人觉得除最大功率跟踪外，其他的东西只会增加损耗，增加故障率，增加投资，有害无益。应该是忽悠概念的玩意。终于看到有不同的意见了，是否概念暂且不提，其实认同你的一个说法，无论怎么加外部电路，不能改变电池本身特性！加外围设备的目的是为了让电池板更好的工作在最大功率状态！增加投资和增加故障率也是对的！但是不能说有害无益，仔细分析其实肯定是能增加发电量的，因此准确的说应该是有利有弊，关键还是怎么去权衡利弊！最近一直在研究怎么提高光伏发电的能量问题！个人感觉还是靠谱的，就跟现在晶硅的电站在搞跟踪一样，只是由于技术、产品稳定性等方面的原因还没有大批量的使用！
原创好帖 必须顶下! 不知楼主问它的价格了吗？如果价格较高，再如此设置，个人感觉还不如用微逆。图片里面有价格的，您可以仔细看看，价格比逆变器贵，但是跟微逆比起来价格还是有优势的！我今天有找到一个报告，类似的这种产品在无锡尚德有做过测试！测试结果是装这个可多发电量为3%-5%
张工，把帖子里的图给转下吧，脖子要扭歪啦~应该不需要旋转的吧，直接放大就可以看啊，第一次发帖，这两张就将就着看，后面要是还有图我调整好！
张工 我传好了~果然是图太大的原因，现在是1M的没问题~
谢谢!总共4张图，第一张是综合应用，第二张是地锚，第三张是光伏的小应用，第四张是跟踪系统！
学习了 楼主继续，坐等更新讲解 哈要是能把成本做下来，就能省电了。
省电是肯定的，现在光伏电站的投资回收比大概在10-15%之间，就看加这个对投资回收比是增加还是减少！正在调研和测试中！关于单机成本，我想这真需要广大工程师一起努力呀！两年前没人可以想象光伏并网逆变器（电站型）可以做到售价3毛/W，
现在关伏发电，每度电成本和家用电价比是一个什么情况？
家用电价有阶梯电价，各地价格不太一样；度电成本光照不一样，所以也不太一样，然后再加上各地的补贴制度也不一样，所以您这个问题还真要具体问题具体对待哦！我记得我有张图以某个地方为例说这个的！我找找看，找到了上传上来！
回收周期有点长，还存在国家补贴和地区补贴，看来推广困难哦
现在还没实现平价上网，补贴跟治理雾霾比起来还是有优势的，关键是总得找替代能源呀，煤电也没那么多啊！其实个人还是看好光伏的发展前景的！
这个不错，楼顶也可以考虑装一个，上网手续太复杂了 嗯，是的，有些地方办这个事情确实很复杂，近期看到报道，欧盟和美国又双反了！不过最近看到一个利好消息，之前光伏大户德国因为乌克兰问题，再此决定要加大新能源的比例，希望中国企业能有利好！始终相信只有行业好了，企业才能好；只有企业好了，个人才能好！ 求介绍卖家楼下有卖家，你自己看！
此贴已经被设置成精华帖！~ 什么神马东西，看上去，很壮观了，太阳能烤炉？环保能源用在不环保场面，呵呵嗯，有户外的烧烤！这个没有不环保吧，吃完带走该带走的，没啥不环保吧，一种生活方式而已啊!
请问楼主，有没有这个太阳能跟踪系统的更多详细图和介绍，给发一些高清的图片或者资料谢谢！！
对于跟踪系统，我也是今年才开始涉及，上次上海展会的时候参加一个会议，跟踪系统近一两年也要出标准了！前两台一个客户打电话还聊到，现在在内蒙有个项目实测，同一个地方不装跟踪系统和装了双轴跟踪系统的发电量相差很大，不装的一天大概6000度电/MW，装了的大概8200度电/MW，看好解决成本和可靠性问题后，跟踪系统能有好的发展！PS：如果想看跟踪系统，可以到国内电站公司振发新能源看看！这个是目前国内跟踪电站建的最多的！ 另外补充说明，上面图的跟踪系统是单轴跟踪系统的平单轴系统，这个也是很多行家看好的，因为晶硅对太阳接收角度要求不高，平单轴最大的优点是架构简单，成本也稍低；其他的还有斜单轴和双轴跟踪系统，都是各有优缺点，希望了解的更细致的可以回帖问，当然更希望大家自己找相关资料了解，然后来一起讨论！貌似有点偏题了哈，功率优化器的帖子说到跟踪系统了，不过主题一样的，提高光伏电站的发电效率！楼主加油,学习来了,赞
非常感谢，努力更新中，我自己对于这个东西的理解也不是那么透彻，之前知道光伏发电存在这些问题，也想过办法，没走出去，前一阵子写了个专利技术，回头拿出来跟大家分享，源文件被我删了，要从邮件中找！
感谢张工的分享！坛子里兄弟们的福利.找到没？
已经上传了，36帖的附件，最近天天在医院照顾老婆孩子，太累，没更新！
我前端时间也去了上海光伏展
特别关注了一下华为的并网逆变器
公司正在考虑买两台小型的回来应用测试一下
嗯，看到华为的小分布式逆变器，不得不感叹还是有钱好办事，因为之前做个逆变器的研发，跟逆变器厂家比较熟，但是大家提到华为的分布式，基本上都缴械了！大逆变器的竞争那也不用多说！希望行业风暴来临，早点把不符合市场规律的厂家踢出去！
您这意思是华为的逆变器要比其他家的都好很多吗？？？ 小家伙终于发动了，恭喜张工当粑粑，注意休息，早日回归！~好久没更新了，今天趁着上班不忙，再来更新一段!如前面所示，功率优化器能提高光伏发电系统的整体效率！下面传两张图说明为什么功率优化器可以显著的提升遮挡时的效率！
什么地方不懂，可以把问题抛出来啊！
f支持并联式功率优化器，加上太阳自动跟踪转向系统，效率会提高很多！确实加追踪系统后效率会提高不少，但是故障率和成本是问题
张工回来啦~~呵呵，谢谢谢谢！第一次发主题帖，成绩这么惨淡，脸上挂不住呀！看样子以后如果还有机会发主题帖的话，还是发具体的电路或者产品，这种相对冷门的系统讨论帖还是不怎么受欢迎哈！
张工谦虚了，方方面面的内容都涉及到，这样大家交流了解的知识才全面~ 接触到的东西太杂了，都没时间好好钻研技术了，只有平时有点业余时间看看!估计都没人知道我是干啥的了！张工您好，你的这个图我没太看明白，为什么并联是优化器比串联MPPT效率会高？这个区别是什么原因造成的？请指教，谢谢！
我开始看上去还以为是组件发生不匹配时串联与并联对效率的影响。
有一点没想明白，组件有旁路二极管，在其中一块有遮挡的时候，整串中其他组件影响真的会有这么大吗？
以你上面第二图右边一图为例，上面几块板的电流是否还可能是在6A左右？而后一块板3.8A，多出来的2.2A走最后一块板的二极管？
请指教！
附件是一篇关于遮挡的文章，您可以先看看！看看能不能解惑！光伏组件带旁路二极管的太阳能组件遮挡特性的研究.doc嗯，解释得很好。
“旁路二极管并不能维持被遮挡电池的性能，它只是使电流从别处流走，使这片被遮挡的电池不再消耗其他电池产生的功率”
实际问题往往更加复杂，对组件了解得越多，对于我们做光伏逆变器的也是大有益处。
呵呵你做光伏逆变器的呀？我之前做了快三年的光伏逆变器的研发，离网和并网都干过，欢迎交流哈！最近正在调研大型电站用中功率组串逆变器的可行性（主要是价格和发电量）；另外昨天遇到一个问题，到现在没找到答案，在试验现场，我们有安装分布式逆变器，但是与电网间的箱式变压器是三角形接法，没有零线！于是用了两家不同的小逆变器接到变压器的一次侧并网，将某家的逆变器接入A相后，发现变压器的3相不平衡了！但是当把另一台也接入A相后，交流的三相就平衡了！特别强调的是，逆变器接入后，第二台都没有上电！你做逆变器研发的，知道中功率的机型都是BOOST+逆变的非隔离拓扑，没什么特别的！
这个问题我也没想明白，这两家的逆变器的逆变拓扑有没有区别？现场经验可能你比我要多得多。期待你的结果。 你的并网点离变压器有多远？大概几百米吧
这个问题有结果了吗？有没有可能是高阻抗的问题？
没找到结果呢，正在找，阻抗问题考虑了，应该不是的！应该是环路问题，但是想不出来是怎样的问题！
我是学生一枚，对张工你们的一些习惯用语不太懂，您说的第二台没上电应该是并网但没有进入发电运行状态吧？这样的话我觉得那问题可能出在两逆变器间的无功环流上。当第一台逆变器并网发电后，可能是因为逆变器性能不过关造成由比较大的单相无功注入。这时并入第二台逆变器，它就把这个无功又给吸收了，所以三相不平衡就被缓解了。
自己实践不多，或许判断有误，还望指点！
分析的很好，菜鸟也能明白一些。别谦虚，真心希望能有更多的人来讨论吧！
其实我在36帖放了个pdf文件，关心光伏的，大家下载看看，应该有收获的！
我记得好像solaredge在美国推的就是这种优化器的方案，但是成本比较高。 这个玩意最早是美国在推的，大概在2011年左右吧，这两年突然没消息了，但是今年又突然出现了，而且价格大幅度的下降了！ 感谢你的关注，你发的图片正好是我们公司的产品，我想说的是关于原理的解释，你有点误解，功率优化器的本质是DC-DC调节，也就是mppt前置。功率优化器首先通过mpp控制组件的输入电压以此保证组件的最大功率输入，其次通过匹配组串电压跟踪寻找最佳电压匹配保证最大功率输出。也就是说优化器通过控制输入和输出的电压来调节功率。有需要产品的可以找我奥。许18601254311如果是贵司的产品那更好，现场我有给贵司留名片，还是如题的问题，前置MPPT是保证每块板子都最大功率输出，如果不保证组串上的电流一致的话，那么即便是你每块板子在最大功率点，组串后就变了！我现场有跟你们的技术总监讨论过，比如前置MPPT后，每块板子的输出电压和输出电流都不一样，最后串联的那一组必然是过最小的那个电流，其他的都浪费了，电压和就直接叠加！现场沟通后，当时给出的解释是保证每串的电流一致，那么意味着最后在逆变器处因为很多串的并联，导致每串的电压不一致，因为是并联，所以每串的电压将出现不匹配的问题！
一下是我的理解：
对于串联优化器电流既可以经过其前级电路，这时组件对外放电，也可以经过其后级电路，这时仅仅是后级电容放电。
如果出现组件状态不一的情况，优化器依然能够进行组件级MPPT，但后级输出电压却可以不一致。根据P=UI就可以知道，在电流一致的前提下后级电压高的优化器出力大。就是说出力小的组件依然能进行MPPT，区别主要在于后级电压比其他的优化器后级电压要低。
这里有一个别人对光伏功率优化器的介绍
其中图3中没受遮挡的组件输出功率低于230W，我的理解是因为不是最佳运行状态而造成的电路效率上的损失所引起的。
诶，怎么没有下文了，我看到这里，突然到这里断了，这感觉就像是，在看一位美女，但是突然眼前过了一辆很长的公交车。小弟，也是刚开始接触光伏产品（光伏逆变器的原理懂一点儿，控制器了解一点儿，功率跟踪了解一点儿）。楼主，还请多多的完整这个帖子！！ 看了您的这个帖子，发现自己对光伏的了解还只是冰山半角！ **此帖已被管理员删除**想请教下，优化器的输入是最大功率点，那么输出是怎么控制的呢？
比如说最大功率点是270W，30V，9A，那么输出电流和电压怎么定呢？
谢谢各位！
查看该帖 优化器是否会和逆变器本身MPPT冲突呢？是否是要针对该系统变更逆变器控制软件？求24W MTK IW1788+同步整流MOS和驱动求IW1788+同步整流MOS和驱动 ，有的麻烦请提供一下电路图官网上有，去看看
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