眾所周知，相較于大型地面電站，屋頂分布式光伏電站環(huán)境更復雜，為了避開(kāi)女兒墻、周邊建筑物、架空線(xiàn)纜、屋頂煙囪、太陽(yáng)能熱水器等遮擋物的影響，以及避開(kāi)不同朝向屋頂采光度不一致的問(wèn)題，屋頂可利用安裝區域勢必會(huì )減少，安裝容量受限。
如果沒(méi)有避開(kāi)這部分遮擋物，電站會(huì )因為遮擋或采光不一致而造成串聯(lián)、并聯(lián)失配的情況，電站整體發(fā)電效率會(huì )被拖累。據相關(guān)研究報告，光伏組件的局部陰影遮擋，會(huì )拉低整個(gè)組串發(fā)電量達30%以上。
通過(guò)PVsyst建模分析，由于光伏組串串聯(lián)的特性，單個(gè)光伏組件如果發(fā)電量降低30%，同樣會(huì )拖累整個(gè)組串上的其他組件的發(fā)電量降到同樣的低水平，這就是光伏組串系統里的木桶短板效應。而如果逆變器一路MPPT控制了多個(gè)組串，那么一個(gè)組串上單一組件的短板問(wèn)題，還會(huì )拖低逆變器對應MPPT上其他組串發(fā)電量，變成整個(gè)系統的短板，損失的發(fā)電量可達10%甚至更多。
針對上述情況，豐郅（上海）新能源科技有限公司于2017年11月推出的光伏功率優(yōu)化器，采用世界領(lǐng)先的Buck-Boost升降壓技術(shù)，可以對每塊光伏組件進(jìn)行單獨的升降壓控制，解決隱裂、熱斑、陰影遮擋、清潔度不一、朝向及采光不一致導致的光伏組串串聯(lián)、并聯(lián)失配問(wèn)題，提升系統的整體發(fā)電量。
通過(guò)3個(gè)案例，就豐郅光伏功率優(yōu)化器應用效果進(jìn)行評估：
一、 浙江縉云縣8KW屋頂電站，優(yōu)化區域提升發(fā)電量130%，每天多發(fā)6度電。
8KW戶(hù)用式電站，建在居民住宅樓三層，部分組件在陽(yáng)臺雨棚上安裝，部分組件在瓦面上安裝。組件型號：11塊尤利卡單晶275wp，15塊隆基單晶285wp；
逆變器型號：1臺古瑞瓦特Growatt3000-S一串接入，1臺古瑞瓦特Growatt4200MTL-S兩串接入。
3000-S逆變器對應組串共11塊組件，受到熱水器和旁邊水塔的陰影遮擋。通過(guò)PVsyst模擬，全年12個(gè)月都會(huì )受到陰影遮擋，實(shí)際發(fā)電量每天比應發(fā)電量少63%，即8.3度電。
此組串加裝11個(gè)光伏功率優(yōu)化器后，對比安裝前后各10個(gè)晴天發(fā)電量情況，得出分析如下：
12月20日為優(yōu)化器運行的第一天，同時(shí)加入對比組串的發(fā)電量灰色部分進(jìn)行分析以排除輻照量，溫度等干擾量的影響，安裝優(yōu)化器后發(fā)電量提升比例為130%，平均每天提升6度電。
二、 浙江杭州5.5KW屋頂電站，優(yōu)化組串提升發(fā)電量39.13%，每天多發(fā)電6.47度
2017年投運的5.5KW屋頂電站，兩個(gè)組串均受到周?chē)鷺?shù)木遮擋影響，發(fā)電量低于正常水平。逆變器為陽(yáng)光電源SG5KTL-D，共接入2串；組件為樂(lè )葉單晶285wp，共20塊，型號為L(cháng)R6-60-285M。
根據現場(chǎng)的實(shí)際遮擋情況，在PVsyst中進(jìn)行建模分析，這兩串共20塊光伏組件，全年10個(gè)月都會(huì )受到陰影遮擋，嚴重拉低系統整體發(fā)電量。綜上所述，本項目現場(chǎng)選擇在兩串共20塊組件上安裝豐郅光伏功率優(yōu)化器。
兩個(gè)組串加裝20個(gè)光伏功率優(yōu)化器后，對比安裝前后各5個(gè)晴天發(fā)電量情況，得出分析如下：
12月30日為優(yōu)化器運行的第一天，同時(shí)加入對比組串的發(fā)電量數據灰色部分進(jìn)行分析以排除輻照量，溫度等干擾量的影響，安裝優(yōu)化器后發(fā)電量提升比例為39.13%，平均每天提升6.47度電。
三、 山東棗莊2MW集中式電站，優(yōu)化區域4個(gè)組串發(fā)電量提升105.93%，每天多發(fā)電29.28度
2015年投運的2MW集中式山地電站，采用海潤光伏255wp多晶組件，陽(yáng)光電源SSG1000集中式逆變器，4路MPPT，8個(gè)組串輸入。
現場(chǎng)陰影遮擋較為復雜，主要分為電線(xiàn)桿遮擋、樹(shù)木遮擋和組件前后間距過(guò)小三個(gè)部分。其中組件前后排遮擋在冬季時(shí)因為太陽(yáng)高度角變低時(shí)會(huì )出現，夏天不會(huì )出現。電線(xiàn)桿遮擋和樹(shù)木遮擋全年都會(huì )出現。
根據系統中組件和逆變器的型號參數，項目地點(diǎn)及受到陰影遮擋的具體情況，在PVsyst中對整個(gè)系統建立模型。在晴天下，光的輻射量的線(xiàn)性損失為8.9%。因為不一致性導致的失配發(fā)電量損失無(wú)法得出理論值。
根據現場(chǎng)情況，選取其中四個(gè)組串，每個(gè)組串安裝光伏功率優(yōu)化器22個(gè)，共安裝88個(gè)優(yōu)化器。對比安裝前后及相鄰未安裝優(yōu)化器組串發(fā)電量情況，得出分析如下：
在天氣狀況為晴的條件下，減少天氣輻照情況的擾動(dòng)量，同時(shí)加入對比組串的發(fā)電量灰色部分
進(jìn)行分析以排除輻照量，溫度等干擾量的影響，蘇美達棗莊電站安裝優(yōu)化器之后發(fā)電量比未安裝的時(shí)期的發(fā)電量提升了105.93%，平均每天每串發(fā)電量提升了7.32度，4串每天一共提升29.28度。
因為大型平地電站減少，山地等資源環(huán)境復雜，逆變器由集中式向組串式進(jìn)行了轉變。當下大型電站減少，分布式、屋頂光伏電站增多，項目資源更加復雜，組件級的光伏智能控制設備是否能夠發(fā)揮更大價(jià)值？我們拭目以待。
