【科普】论功率优化器在分布式光伏系统中的应用优势

国家能源局近日发布的光伏发电并网运行情况显示，2017年光伏发电市场规模快速扩大，新增装机5306万千瓦，其中, 分布式光伏1944万千瓦，同比增长3.7倍。到2017年12月底，全国光伏发电装机达1.3亿千瓦，其中，光伏电站10059万千瓦，分布式光伏2966万千瓦。受政策因素影响，分布式光伏的发展将继续提速，前景仍被看好。

分布式光伏在快速发展的同时，优质的屋顶资源也在不断减少。那么在这样的情况下，如何充分利用屋顶资源，将稍逊色一点的屋顶资源合理利用、发挥优势成为当下分布式光伏系统开发中所亟待解决的问题。功率优化器的使用，给这样的屋顶电站提供了有效的解决方案，可挽回系统的发电量损失。

什么是功率优化器?

功率优化器是一种直流输入、直流输出的组件级别电力电子设备。每一至两块光伏组件连接一个具有最大功率点跟踪功能的功率优化器，优化器可根据串联电路需要，将低电流转化为高电流，最后将各功率优化器的输出端串联并接入汇流箱或逆变器，可实现组件级别的控制。它适用于新建光伏电站或既有光伏电站改造，具有25年设计使用寿命。

传统的功率优化器一般为单核设计，即一台功率优化器为一块组件服务。昱能双核功率优化器OPT700可实现一台优化器连接两块组件，同时对两块组件起到直流优化的作用，大幅度提高了产品的性价比，降低了每瓦的价格。 此外，昱能功率优化器设计工作环境温度达到-40°C~+65°C，可直接安装在户外，达到IP67防护等级要求，可与不同品牌、型号的组串式逆变器，不同类型的太阳能组件搭配安装。

功率优化器系统示意图

那么，功率优化器的应用优势究竟有哪些呢?分布式光伏为什么要选用功率优化器呢?

充分利用屋顶资源 挽回发电量损失

分布式光伏一般比较分散，且屋顶情况复杂，或存在阴影遮挡，或屋顶朝向多样等，由于各种原因，组件失配的情况常常存在。在屋顶资源紧缺、屋顶条件并不是那么理想的情况下，如何充分利用屋顶，提高系统发电量呢?

每台功率优化器单独连接阵列中一至两块太阳能组件后，每块太阳能组件都有独立的最大功率点跟踪(MPPT)控制，每块组件可以在最大的输出功率点工作，避免由于组件的参数不匹配、污垢积累、光照不均匀等因素降低系统输出功率，可提升5%～25%的系统电能产出。

快速关断更安全

分布式光伏中，户用光伏发展迅速。户用光伏中安全问题永远是最应该被重视的。这里就不得不提到光伏系统中存在的直流高压这一安全隐患了。

传统的串行系统有两大风险：高压电弧风险与施救风险。在光伏系统中，整串线路电压累计，一般可以达到600V~1000V的高压。当系统长年累月运行，电线绝缘层腐蚀后电线容易裸露，非常容易产生直流电弧，引发火灾。火灾发生时，对直流侧而言，只要有光照，组件就会发电，高电压一直存在，救火工作十分危险，只能从远处控制火势。

光伏系统火灾

功率优化器安装在每块组件直流输出端，再通过逆变器并入电网。当逆变器与电网断开时，交流端输出为0V时，优化器会自动切断连接，直流端电压仅为30V-40V(组件开路电压)。这就解决了光伏电站的一大难题—施救风险。快速关断功能使功率优化器的使用变得更加重要，保障了光伏系统的安全运行。

美国现已正式出台文件规定：在光伏发电系统中，交流电闸关闭时，直流侧电压不应超过80V。此规定已于2014年通过，2017年强制执行。

实现组件级别的监控运维

功率优化器属于组件及电力电子产品，它可以实现组件级别的控制、运维。昱能功率优化器可配合能量通讯器ECU(Energy Communication Unit)使用，实现对每一块太阳能板的发电量(电压电流频率)、设备温度等参数进行实时监测，将信息接入英特网，到达全球伺服器，使用户可以在任何有网络信号的地方，即时看到每一块太阳能板发电情况，不仅在能源互联网上实现了用户的极致体验，而且远程监控也大大提高了系统运维、故障排查的效率。