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(fù)雜，為了避開女兒墻、周邊建筑物、架空線纜、屋頂煙囪、太陽能熱水器等遮擋物的影響，以及避開不同朝向屋頂采光度不一致的問題，屋頂可利用安裝區(qū)域勢必會減少，安裝容量受限。
如果沒有避開這部分遮擋物，電站會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)電效率會被拖累。據(jù)相關(guān)研究報告，光伏組件的局部陰影遮擋，會拉低整個組串發(fā)電量達(dá)30%以上。
通過PVsyst建模分析，由于光伏組串串聯(lián)的特性，單個光伏組件如果發(fā)電量降低30%，同樣會拖累整個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(tǒng)里的木桶短板效應(yīng)。而如果逆變器一路MPPT控制了多個組串，那么一個組串上單一組件的短板問題，還會拖低逆變器對應(yīng)MPPT上其他組串發(fā)電量，變成整個系統(tǒng)的短板，損失的發(fā)電量可達(dá)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(dú)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(dǎo)致的光伏組串串聯(lián)、并聯(lián)失配問題，提升系統(tǒng)的整體發(fā)電量。
通過3個案例，就豐郅光伏功率優(yōu)化器應(yīng)用效果進(jìn)行評估：
一、 浙江縉云縣8KW屋頂電站，優(yōu)化區(qū)域提升發(fā)電量130%，每天多發(fā)6度電。
8KW戶用式電站，建在居民住宅樓三層，部分組件在陽臺雨棚上安裝，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(yīng)組串共11塊組件，受到熱水器和旁邊水塔的陰影遮擋。通過PVsyst模擬，全年12個月都會受到陰影遮擋，實際發(fā)電量每天比應(yīng)發(fā)電量少63%，即8.3度電。
此組串加裝11個光伏功率優(yōu)化器后，對比安裝前后各10個晴天發(fā)電量情況，得出分析如下：
12月20日為優(yōu)化器運(yùn)行的第一天，同時加入對比組串的發(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(yùn)的5.5KW屋頂電站，兩個組串均受到周圍樹木遮擋影響，發(fā)電量低于正常水平。逆變器為陽光電源SG5KTL-D，共接入2串；組件為樂葉單晶285wp，共20塊，型號為LR6-60-285M。
根據(jù)現(xiàn)場的實際遮擋情況，在PVsyst中進(jìn)行建模分析，這兩串共20塊光伏組件，全年10個月都會受到陰影遮擋，嚴(yán)重拉低系統(tǒng)整體發(fā)電量。綜上所述，本項目現(xiàn)場選擇在兩串共20塊組件上安裝豐郅光伏功率優(yōu)化器。
兩個組串加裝20個光伏功率優(yōu)化器后，對比安裝前后各5個晴天發(fā)電量情況，得出分析如下：
12月30日為優(yōu)化器運(yùn)行的第一天，同時加入對比組串的發(fā)電量數(shù)據(jù)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(qū)域4個組串發(fā)電量提升105.93%，每天多發(fā)電29.28度
2015年投運(yùn)的2MW集中式山地電站，采用海潤光伏255wp多晶組件，陽光電源SSG1000集中式逆變器，4路MPPT，8個組串輸入。
現(xiàn)場陰影遮擋較為復(fù)雜，主要分為電線桿遮擋、樹木遮擋和組件前后間距過小三個部分。其中組件前后排遮擋在冬季時因為太陽高度角變低時會出現(xiàn)，夏天不會出現(xiàn)。電線桿遮擋和樹木遮擋全年都會出現(xiàn)。
根據(jù)系統(tǒng)中組件和逆變器的型號參數(shù)，項目地點(diǎn)及受到陰影遮擋的具體情況，在PVsyst中對整個系統(tǒng)建立模型。在晴天下，光的輻射量的線性損失為8.9%。因為不一致性導(dǎo)致的失配發(fā)電量損失無法得出理論值。
根據(jù)現(xiàn)場情況，選取其中四個組串，每個組串安裝光伏功率優(yōu)化器22個，共安裝88個優(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量，同時加入對比組串的發(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(dá)棗莊電站安裝優(yōu)化器之后發(fā)電量比未安裝的時期的發(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(fù)雜，逆變器由集中式向組串式進(jìn)行了轉(zhuǎn)變。當(dāng)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(fù)雜，組件級的光伏智能控制設(shè)備是否能夠發(fā)揮更大價值？我們拭目以待。
