本文分析了太陽能光伏系統(tǒng)由于部分電池板受到遮蔽而產(chǎn)生的發(fā)電量下降的問題，并介紹了在電池板級采用分布式最大功率點跟蹤系統(tǒng)（MPPT）的優(yōu)點，還就采用 SolarMagic 技術(shù)的各種案例研究結(jié)果進行了探討。

太陽能是市場上最有前景的可再生能源之一。由于政府推出激勵政策和傳統(tǒng)電力成本不斷攀升的影響，越來越多的家庭開始轉(zhuǎn)向太陽能，并在屋頂安裝光伏（PV）系統(tǒng)。按照目前的光伏系統(tǒng)價格計算，用戶通常在 7-8 年后才能獲得投資回報。政府激勵政策和光伏系統(tǒng)的使用壽命必須能持續(xù) 20 年或更久。太陽能光伏系統(tǒng)的投資回報取決于該系統(tǒng)每年的發(fā)電量，因此用戶需要的光伏系統(tǒng)必須具備高效、可靠和易于維護等特性，從而可以獲得最大限度的發(fā)電量。

如今，很多安裝太陽能光伏系統(tǒng)的用戶已經(jīng)意識到部分或間歇性的遮蔽會影響到系統(tǒng)的發(fā)電量。

部分陰影遮蔽對太陽能光伏系統(tǒng)的影響：

當樹木、煙囪或其他物體投射的陰影遮擋住光伏系統(tǒng)時，就會導致系統(tǒng)造成“失配”問題。即使光伏系統(tǒng)只受到一點點陰影的遮擋都會導致發(fā)電量的大幅下跌。部分遮蔽導致的系統(tǒng)失配對發(fā)電量的實際影響很難通過簡單的計算公式獲得。因為影響系統(tǒng)發(fā)電量的因素很多，包括內(nèi)部電池模塊間互連、模塊定向、光伏電池組間的串并聯(lián)問題以及逆變器的配置等。光伏模塊通過多個電池串相互連接而成，每個電池串被稱為一個“組列”。每個組列由一個旁路二極管來保護，以免一個或多個電池被遮蔽或損壞時導致整個電池串因為過熱而受到損壞。這些串聯(lián)或并聯(lián)的電池組列能夠使電池板產(chǎn)生相對較高的電壓或電流。

光伏陣列由串聯(lián)在一起的光伏模塊通過并聯(lián)構(gòu)成。每串光伏模塊的的最大電壓必須低于逆變器的最大輸入電壓額定值。

當光伏系統(tǒng)部分被遮蔽時，未被遮蔽的電池中的電流流經(jīng)被遮蔽部分的旁路二極管。

當光伏陣列受到遮蔽而出現(xiàn)上述情況時，會產(chǎn)生一條具有多個峰值的 V-P 電氣曲線。圖 1 顯示了具有集中式最大功率點跟蹤系統(tǒng)( MPPT) 功能的標準并網(wǎng)配置，其中一個組列的兩個電池板被遮蔽。集中式 MPPT無法設(shè)置直流電壓，因此無法令兩個組列的輸出功率都達到最大。在高直流電壓點 (M1)，MPPT 使未遮蔽組列的輸出功率達到最大。在低直流電壓點 (M2)，MPPT 將使遮蔽組列的輸出功率達到最大：旁路二極管繞過遮蔽電池板，此組列的未遮蔽電池板將提供全量電流。陣列的多個 MPP 可能導致集中最大功率點跟蹤（MPPT）配置的額外損失，因為最大功率點跟蹤器可能得到錯誤信息停止在局部最大點處，并穩(wěn)定在具有V-P特征的次優(yōu)點。

圖 1：具有集中 MPPT 功能的標準并網(wǎng)配置，其中一個組列的兩個電池板被遮蔽。

不同的案例研究和現(xiàn)場測試證明，部分遮蔽對光伏系統(tǒng)的發(fā)電量具有嚴重的影響。通過使用分布式 MPPT 控制可以減輕遮蔽對系統(tǒng)的不利影響。

利用分布式 MPPT 最大限度降低系統(tǒng)失配問題：

為了使陣列中每一個太陽能光伏電池板的電力輸出都達到最大值，美國國家半導體開發(fā)了 SolarMagic™ 技術(shù)。通過該技術(shù)，即使陣列中其他電池板出現(xiàn)失配問題時，每塊電池板仍然能輸出最大的電力。SolarMagic 技術(shù)運用高級算法和先進的混合信號技術(shù)能夠監(jiān)控并優(yōu)化每塊太陽能光伏電池板的產(chǎn)能，因而能夠補償高達50%的因失配問題而產(chǎn)生的發(fā)電量損失。SolarMagic 電源優(yōu)化器可快速、輕松地安裝在傳統(tǒng)太陽能光伏系統(tǒng)中。

圖 2 顯示了采用 SolarMagic™ 技術(shù)的典型光伏系統(tǒng)：

該系統(tǒng)擁有由n個模塊并聯(lián)形成的兩個組列，為便于演示，圖中每個組列僅顯示3個光伏模塊，但組列通常由 5 到 12 個模塊并聯(lián)構(gòu)成以獲得 500-800V 的組列電壓。

組列 A 的所有模塊沒有照射失調(diào)問題，每個模塊都具有相同的特征，且照射均勻。

組列 B 的所有模塊由于遮蔽、定向傾斜或聚集了更多的灰塵而具有不同的特征或照射失調(diào)。每個模塊的輸出在 SolarMagic™優(yōu)化器（SMO）模塊的輸入點相連。每個 SMO 的輸出采用與組列 A模塊相同的串聯(lián)方式。

圖 2：采用 SolarMagic 功率優(yōu)化器的光伏系統(tǒng)的簡化光伏接線圖。

SolarMagic™ 優(yōu)化器模塊具有高效集成的電源電路，采用最大限度提高各光伏模塊輸出功率的最大功率點算法。因此，整個組列具有相同的輸出電流，極大減少了熱斑問題和采用內(nèi)部旁路模式。每個 SMO 模塊將調(diào)節(jié)其輸出電壓以符合整體的總線電壓。

結(jié)果是整個光伏系統(tǒng)將呈現(xiàn)具有單一最大功率點的 I-V 曲線，簡化中央逆變器的操作，并盡可能降低失配帶來的發(fā)電量損失。

下表匯總了太陽能光伏系統(tǒng)受到部分遮蔽后的現(xiàn)場測試結(jié)果，最后一列顯示了 SolarMagic™技術(shù)對