OverSize还是UnderSize，这的确是个问题

 在组件价格持续下降的同时，澳洲的电费价格每年都在上涨。尤其是目前采用的分段电价(Time of Use)更让峰值和峰谷的电价有着相当可观的差异(几乎是3至4陪)。对于商用太阳能分布式系统，峰值电价与太阳能峰值小时数几乎完全吻合;对于大型电站系统，追求系统发电量的最大化正是系统拥有者的追求目标。于是，oversize组件阵列再一次的被关注起来，本文也将较为客观分析oversize和undersize设计的优劣并给出我个人的看法。

什么是oversize或者undersize阵列?简单来说就是一台20kW的逆变器配了25kW的光伏阵列，这就是系统oversize了，配了15kW的光伏阵列那就是系统undersize了。其实undersize比oversize在系统设计的历史上出现的更早一些。在光伏系统刚刚开始民用推广的时候，那时候的组件价格是非常惊人的(貌似是现在的好几倍)，相比之下拥有双MPPT(之前的逆变器也没有现在那么先进)追踪技术的并网逆变器就显得实惠很多。不想顶着高额售价来享受“高科技”的用户通常会选择购买一台偏大的逆变器(比如说5kW)来匹配他们较小(比如2kW)的组件阵列，并且打算将来再扩容。06至10年是澳洲民用分布式的黄金年，组件基本上被180W至200W的中国品牌霸占着，逆变器市场则是被高额售价的欧美品牌和高故障率的中国品牌瓜分。那时候的系统很大一部分都是undersize。到了11年，以质量闻名的欧美逆变器也开始相继出现不同原因的故障，而大部分故障从未间断的中国逆变器的制造商直接退出了这个圈子，留下了一批不明真相的用户和不知所措的分销商。

逆变器是坏了，可是组件还是好的呀，至少看起来玻璃还没有碎，怎么办?换台机器吧。还换5kW的吗?用户这次是吓坏了，还是老老实实的上2kW的机器吧。而且这批2次用户开始习惯性的查电费单，比较相邻月份的发电量。于是组件的“PID”(potential induced degradation)问题也被铺到了台面上。这次和逆变器一点关系都没有，机器的工作指示灯都是绿的，为什么我的系统发电量越来越少?!这次是安装商头疼了，那就换组件吧。且不说安装商那边怎么来做质保的退换，用户新的系统工作几个月后还是只有40%-50%的发电量。这时只能用系统效率损耗来解释了。在11-12年，新一代的“PID Free”推出之前，澳洲设计师们都比较熟悉的两个参数，一个是5%，一个是0.77(5%是指当时的标准规定直流段的电压降不能超过5%，0.77是设计师在估算组件发电量时候常用的系统损耗常数)。当然现在还多一个1%(交流端各段的电压降规定)。为了弥补这挠人的0.23，一部分设计师通常会给逆变器多配备10%的组件系统，也有比较风骚的会多配50%，各领风骚数百年的风骚。于是oversize的设计方案也粉墨登场。背景介绍就到此为止。

在比较OverSize和UnderSize之前，我个人的观点是1:1的设计方法虽然保守但是作为光伏工程设计理念是不应该被推荐的。组件的额定功率是在STC测试条件下给出的，在澳洲的实际应用中，组件温度从10点开始保持在60度以上是非常正常的，年平均光照强度只有800瓦每平米也是合情合理的，AirMass在一个区域内变化不大我们就不多说了。在这种情况下难以保证组件能够至少4个小时都可以满功率工作，再加上电功传输的各部分损耗，真正到达逆变器的功率可能仅仅是阵列额定功率的80%。所以看似1:1，实际上对于逆变器而言，你的组件阵列还是undersize了，但是这种undersize非常尴尬，因为你既不能将来扩容，又不能提升输出交流电量，所以这中间部分的电量损失，只能让用户承担。我合作过的或参与设计的大型项目，目前尚未见到过1:1的匹配设计。也许1:1的设计对于民用用户来说更容易理解和接受吧，而且据我所知这种设计方案目前也的确是民用分布式的主流。

UnderSize的优势有两点。对于正在建设的光伏一体化房屋(BIPV)，很难预测将来会有多少用电器在日照峰值内使用，那么可以选择一套较小的组件阵列开始，根据将来的用电需求而逐渐扩容。如果一开始系统就1:1甚至OverSize设计了，如果发现偏小不够用，那么就需要购买一台新的逆变器或者从电网购得这部分用电量。这点优势在离网设计中尤为重要，通常都要留出20%-50%左右的系统扩容空间为将来逐渐增加的用电器做准备。另外一个优势是UnderSize减小了逆变器的负载。试想一边的每个MPPT都在和120%的输入功率打交道而另外一边是两个MPPT和一个不足100%的输入功率过招，理论上来说机器的使用寿命是会有差别的。

至于缺点，最恰当的定义应该是“不合时宜”。在如今组件价格战血雨腥风的大局势下，小功率组件几乎绝迹，大功率甚至有向300W过度的趋势。无论是分布式还是集中式，小型还是大型，供着一个超额50%的逆变器在那，于情于理可能让住户和电站商难以接受。另外一个缺点是如果UnderSize的系统已经占用了逆变器的两个MPPT，根据5033的标准要求，将来新接入的组件必须要同科技，相近的功率且各项参数需要在±5%之内。这就可能造成无法扩容的尴尬情况。

OverSize的优势也是两点。根据最新的FRV系统IRR报告，OverSize带来了明显的投资回报率，图表中显示的OverSize比率甚至达到了70%。当然这在澳洲目前是不现实的，CEC最多就允许你风骚到30%，再往上去你就要申请，要报告，要审批，要核实，等到被允许的时候可能地里种的西瓜都熟了。

OverSize另外一个优势就是变相的增加了系统的峰值光照小时数。因为同时段更多直流功率的注入，相比于1:1的系统设计OverSize将会逆变更多的交流电。换言之由于逆变器可以更长时间的满功率工作，系统总逆变器数量也可以相对减少。而且OverSize对于直流端的电压降损失也有改进。

其实OverSize在技术角度上的缺陷也挺多。首先，当地标准可能就不允许你这么做，比如澳大利亚的30%限制。其次，OverSize代表着更多的组件将会被分配的组串中去，这就变相的增加了阴影啊，高温啊，PID啊这些对于组串间的错配影响。现在大部分组件最高的额定电压就是1000V，所以你想接30块每串也不现实。如果保持每个组串的组件数量不变的话，增加组件数量就需要增加更多地组串，也就增加了逆变器的直流注入电流。这对机器自带的保护设施可能带来影响。最后，就是这个几乎都会关注的“Clipping”现象。其实就是逆变器的限功功能。200kW的逆变器输入额定交流功就是200kW，可能可以接受220kW，再多人家就不要了。于是在功率图上便会出现好像被削平了脑袋一样的“clipping”。逆变器限功其实并不是阻断了输入通路，而且将最大功率点移位来减小输入功率，换言之机器在“Clipping”时并不在最大功率点上工作了。

对于UnderSize，1:1和OverSize这三种设计方法来说，好不好用，哪种好用，还真的要看设计师针对不同项目的不同情况来拿捏。但是，我个人的观点，OverSize将会是将来设计方法的趋势，也许将来还会被写进标准里。无论是光伏并网还是光伏储能混合系统，OverSize从系统运行的角度来看都是较为合理且更经济的设计方法。也许将来的逆变器也会给出“最大注入直流功率是额定输出交流功率2倍”的参数呢，谁知道呢?

文章作者：张帅杰