在12月9日的“領(lǐng)跑者再升級：光伏前沿技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新論壇”上，除了天合光能的總工程師徐健美發(fā)表《從LCOE看前沿技術(shù)的發(fā)展方向》的演講，為大家分享了最前沿的光伏技術(shù)，天合光伏科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室全鵬通過《低度電成本智能優(yōu)化器組件解決方案》的報(bào)告，與各位光伏人共話光伏技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。以下內(nèi)容根據(jù)全鵬在論壇上的發(fā)言整理而成。

天合光能全鵬：

智能優(yōu)化器能解決兩大問題推動平價(jià)上網(wǎng)

論壇主題是關(guān)于前沿技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新，目的是推動前沿技術(shù)發(fā)展，大幅度降低度電成本，實(shí)現(xiàn)“十三五”平價(jià)上網(wǎng)。其實(shí)，目前我們的組件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在用戶側(cè)的平價(jià)上網(wǎng)，跟商業(yè)電價(jià)比較接近了，2020年有望在部分地區(qū)實(shí)現(xiàn)脫硫電價(jià)的平價(jià)上網(wǎng)。

這個(gè)過程怎么實(shí)現(xiàn)？前沿技術(shù)非常重要，因?yàn)樾拭刻嵘?個(gè)百分點(diǎn)，相當(dāng)于組件功率提升3個(gè)檔位，系統(tǒng)成本可以下降1毛錢。

舉個(gè)例子，1萬片組件，如果用目前主流21%的高效率，基本上可以做到三類地區(qū)發(fā)300萬度電，但是如果提高2%效率以后達(dá)到23%的效率，可以發(fā)330萬度電，所以效率是非常重要的。

除了提高效率以外，創(chuàng)新的方案也是促進(jìn)平價(jià)上網(wǎng)的重要舉措。舉個(gè)例子，如果發(fā)電量提升10%，相當(dāng)于1萬片組件發(fā)330萬度電，相當(dāng)于達(dá)到23%的效果，如果跟23%的效率疊加，發(fā)電優(yōu)勢更明顯。

存在問題：

電站中一直面臨兩個(gè)重要的問題需要解決：

第一個(gè)問題是由于失配和遮擋造成發(fā)電量大幅度下降，造成投資收益受損；

另外一個(gè)問題是熱斑。我們發(fā)現(xiàn)有一些組件存在熱斑的問題，外觀上看不出來，但是拍了紅外發(fā)現(xiàn)這個(gè)組件已經(jīng)受了嚴(yán)重“內(nèi)傷”，電池片長期工作在高溫情況下是非常危險(xiǎn)的。商業(yè)分布式彩鋼瓦廠房屋頂一般安裝傾角在5-10度，積灰非常嚴(yán)重，西北有些地區(qū)電站積灰也比較嚴(yán)重。

再一個(gè)是衰減，首年衰減1-2%，但是20年之后衰減不一致造成發(fā)電量失配影響非常大！

此外還有朝向問題，隨著大型地面電站未利用地資源越來越稀缺，分布式屋頂資源越來越稀缺，原來有遮擋會導(dǎo)致失配的地方也會做光伏電站發(fā)電，這樣的地方如果不采用優(yōu)化方案，發(fā)電收益很難達(dá)到預(yù)期。如果發(fā)電量和可靠性達(dá)不到預(yù)期，將會導(dǎo)致投資收益受損。

解決方案

針對這兩個(gè)問題的解決方案就是智能優(yōu)化器組件，它可以解決：

第一，由于遮擋和失配引起發(fā)電量大幅度下降的問題可以得到優(yōu)化；

第二，熱斑效應(yīng)導(dǎo)致的可靠性風(fēng)險(xiǎn)可以被徹底消除。

目前智能優(yōu)化器組件度電成本比常規(guī)組件具備優(yōu)勢，通過規(guī)模化應(yīng)用進(jìn)一步降低成本，智能優(yōu)化器組件將成為持續(xù)推的水平價(jià)上網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

很多人印象中覺得優(yōu)化器的組件是價(jià)格非常貴、高不可攀，但是現(xiàn)在已經(jīng)不一樣了，半導(dǎo)體發(fā)展使得智能組件價(jià)格大幅度下降。

1.解決遮擋和失配等問題

從技術(shù)發(fā)展趨勢看，早期以集中式電站為主，一個(gè)大的光伏陣列就一個(gè)MPPT，后來發(fā)展到多MPPT的組串逆變器技術(shù)，還有集散式的多MPPT技術(shù)等，我們早期推廣組件級MPPT技術(shù)，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)到了電池串級的MPPT技術(shù)。傳統(tǒng)組件某個(gè)電池或子串在遮擋或失配時(shí)，旁路二極管把這整串電路旁路掉，它就不發(fā)電了。

而我們通過創(chuàng)新應(yīng)用方案，加入具備特定功能的電路或者芯片，代替二極管功能，當(dāng)出現(xiàn)遮擋時(shí)候?qū)ψ哟M(jìn)行優(yōu)化，沒有被遮擋的地方還能繼續(xù)發(fā)電。

甚至做個(gè)大膽假設(shè)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，未來極有可能芯片能夠代替二極管，這是另外一個(gè)應(yīng)用創(chuàng)新的革命。

目前智能優(yōu)化器組件解決方案的結(jié)構(gòu)是一個(gè)優(yōu)化器芯片管理20-24片電池，一個(gè)組件集成三個(gè)優(yōu)化器芯片。

舉例來說，當(dāng)某個(gè)電池遮擋50%，傳統(tǒng)組件的電流通過旁路二極管走，這個(gè)旁路不僅不能發(fā)電，還會消耗功率。

對于采用智能優(yōu)化器組件方案以后，遮擋50%的電池面積，還有50%面積是能夠正常發(fā)電。原來是損失30%的電，現(xiàn)在只有15%的損失。

這個(gè)圖分析了電池從0%的遮擋到100%的遮擋情況，當(dāng)被遮擋面積達(dá)到30-40%的時(shí)候，優(yōu)化器組件跟普通組件的差異非常的大，達(dá)到20%以上。

為什么遮擋100%后是一樣的？因?yàn)殡姵厝繐踝×?，它肯定就不發(fā)電了，但是仍然會在組串陣列上起到優(yōu)化效果。

我們再來剖析下失配主要來自于哪些方面。

主要有電纜的失配、積灰失配、多云地區(qū)遮擋失配、排間遮擋等。

例如電性能失配，如果我們把時(shí)間拉長到20年，功率衰減差異是非常大的，有些衰減20%，有些衰減10%左右，特別是電流和電壓的失配非常大，如果沒有好的優(yōu)化措施，發(fā)電量很難達(dá)到預(yù)期。

回到度電成本的主題，為了盡快迎接平價(jià)電力的到來，天合的研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年的研發(fā)推出了電池串及的智能優(yōu)化器組件解決方案，通過采用優(yōu)化器技術(shù)加上Long String技術(shù)實(shí)現(xiàn)發(fā)電量提升，從而降低度電成本。

Long String技術(shù)是通過限壓功能增加組件的串聯(lián)數(shù)目，通過限制開路電壓至接近于MPPT電壓的范圍，主要導(dǎo)致的結(jié)果是每串組件可以增加三分之一，線纜減少三分之一，建設(shè)成本降低，發(fā)電量達(dá)到提升。

智能組件在度電成本方面已經(jīng)比常規(guī)組件具備優(yōu)勢，但如果能夠疊加到21%-23%以上的效率之后，度電成本優(yōu)勢更加明顯。

隨著規(guī)模和技術(shù)進(jìn)步，半導(dǎo)體元器件成本會進(jìn)一步下降。天合光能不僅是自己做研發(fā)方面的工作，也跟我們的戰(zhàn)略客戶和頂級海內(nèi)外試驗(yàn)室做合作研究。

對于樹葉等小面積遮擋情況，智能優(yōu)化器組件相對于普通組件的增益在3-4%左右；

積灰比較嚴(yán)重的地方，如新疆的組件工廠屋頂電站，上面有一個(gè)優(yōu)化器組件和普通組件陣列發(fā)電量對比，優(yōu)化器組件增益能夠達(dá)到10%以上；

不同土地利用率情況下發(fā)電量的差異也比較明顯，土地為稀缺資源，如何發(fā)揮它更大的價(jià)值？

在加大土地利用率情況下，智能優(yōu)化器組件比常規(guī)組件的發(fā)電量提高更多。

有些人會選擇某個(gè)月或者某個(gè)星期做測試，這是不太合理的，我們應(yīng)該放到全年來看，由于積灰、積血、遮擋不一樣，綜合下來在某個(gè)項(xiàng)目上達(dá)到6%以上。這個(gè)技術(shù)是非常好的一個(gè)創(chuàng)新應(yīng)用。

2. 解決熱斑效應(yīng)

對于熱斑效應(yīng)，如果不采用子串優(yōu)化器的技術(shù)，出現(xiàn)遮擋、失配導(dǎo)致的熱斑時(shí)，溫度會非常高，我們花了大價(jià)錢做的電站投資會因?yàn)闊岚邌栴}導(dǎo)致投資受損；

如果采用優(yōu)化器的技術(shù)，通過變換電壓和電流，使得子串間串連電流保持一致，旁路二極管不會導(dǎo)通，被遮擋的電池也不會處于反向偏置狀態(tài)，不會成為負(fù)載消耗該子串的功率。因此，智能組串優(yōu)化器組件可以完全消除熱斑效應(yīng)。

最后，很多人可能會問優(yōu)化器到底優(yōu)化多少？其實(shí)這跟應(yīng)用場景相關(guān)。

在那些土地非常緊張的領(lǐng)跑者項(xiàng)目中，這要求在單位面積土地上發(fā)更多電，跟提高電池發(fā)電的目的是一樣的；在積灰比較嚴(yán)重的地方，包括分布式的屋頂，優(yōu)化器可以將發(fā)電量提升10%以上，不同的應(yīng)用場景發(fā)電量提升不一樣，要結(jié)合不同的客戶特點(diǎn)進(jìn)行不同的研究和設(shè)計(jì)。

綜上，智能優(yōu)化器組件將成為持續(xù)推動平價(jià)上網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，且通過規(guī)模化應(yīng)用有望進(jìn)一步降低成本。天合光能作為世界領(lǐng)先的太陽能整體解決方案提供商，一直致力于推動平價(jià)上網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)，希望用太陽能這種清潔的綠色的新能源造福人類。