前幾篇筆者分別從集散式逆變系統(tǒng)的初期投入成本分析、長期維護成本分析，長期可靠性、零電壓穿越以及傳輸損耗的角度深入觀察集散式方案，這篇筆者將聊聊，集散式方案在不改變傳統(tǒng)集中式能量匯集、集中并網的穩(wěn)定拓撲結構情況下，把MPPT功能從逆變器前置到匯流箱，使得每個“集散式匯流箱”（集散式方案對直流匯流設備的專業(yè)叫法，在“匯流箱”前面加了“集散式”以示區(qū)別）最多能做到每2路組串對應1路MPP跟蹤，這樣一個16路進線的集散式匯流箱具有8路MPPT跟蹤，如果1兆瓦方陣需要配置12臺16路進線的集散式匯流箱，那么1MW方陣則具有差不多100路MPP跟蹤，相比于集中式的1MW最多只有8路MPP跟蹤，集散式大幅增加了MPPT數量，從而極大減少了并聯失配對光伏電站發(fā)電量的影響。
MPPT
MPPT（Maximum Power Point Tracing），即最大功率點跟蹤。因為光伏電池的利用率不僅與其內部特性有關，還受環(huán)境如日照、溫度等因素的影響，其輸出特性與電池板溫度以及光照、強度有很強的關聯性，且具有非線性特性。
根據光伏電池參數，在相同溫度、不同光照條件下，光伏電池的典型I-V和P-V特性如圖1所示。
圖1 相同溫度、不同光照條件下，光伏電池的I-V和P-V特性
根據光伏電池參數，在相同光照強度、不同溫度情況下，光伏電池的典型I-V和P-V特性如圖2所示：
圖2 相同光照強度、不同溫度情況下典型I-V特性和P-V特性
當溫度相同時，隨著輻照度的增加，光伏電池的開路電壓幾乎不變；當輻照度相同時，隨著溫度的增加，光伏電池的短路電流幾乎不變。可見溫度變化主要影響光伏電池輸出電壓，輻照度變化時主要影響光伏電池的輸出電流。光照及溫度變化不大的情況下，光伏電池近似看作一個直流源。
從上述典型光伏電池的P-V特性曲線可以看出，為了最大的利用率，光伏電池需要運行在不同且唯一的最大功率點(MPP -- Maximum Power Point)上。因此，對于所有的光伏發(fā)電系統(tǒng)，應當尋求光伏電池陣列的最優(yōu)工作狀態(tài)，以最大限度地將光能轉化為電能，最大功率點會唯一對應一個工作電壓，這個就是最大功率點電壓，因為光伏電池陣列的最大功率點工作電壓會受到日照強度、器件結溫、外部負載等因素導致變化，所以MPPT功能就是實時跟蹤最大功率點電壓，讓光伏電池組件一直工作在最大功率點電壓上，使得最大限度的利用光伏電池板的發(fā)電能力。
多路MPPT對發(fā)電量的提升
因為光伏電池陣列是單位光伏電池組串組成的，每個組串都有自己的工作電壓，電壓很大概率上不一致，如果以傳統(tǒng)的集中式方案的話，組串在匯流箱能量匯集時并聯會發(fā)生一次并聯失配，匯流箱到逆變器能量并聯時再發(fā)生一次并聯失配，嚴重影響光伏電池組件的發(fā)電效率。如下圖3所示，單路MPPT的情況下，光伏電池組件受到各種因素的影響，會導致出現兩個或多個波峰的情況，跟蹤到任何一個波峰都會對發(fā)電量造成損失。而如果多路MPPT的情況下，能精確跟蹤到每一個組串的特性，形成多條MPPT曲線，使得每串光伏電池組串最大效能的發(fā)揮作用。
圖3 單路MPPT曲線對比
導致光伏組串并聯失配的因素很多，如陰影遮擋、組件出廠產品的不一致性和衰減的不一致性、光伏電池組件由于受地形所限導致的傾斜角不一致、光伏電站大區(qū)域內溫度和光照不一致等等。如果采用一個MW方陣只有一個MPPT跟蹤的話，則并聯失配影響會非常大。如果說陰影遮擋、溫度/光照不一致、組件性能不一致等都是概率性因素，那在山地等復雜地形，光伏電池板安裝的傾斜角不一致導致的并聯損失基本上是確定性的因素了。
集散式的多路MPPT技術設計，精細到每2個光伏組串對應1個MPPT跟蹤，在集散式匯流箱再經過升壓后穩(wěn)壓輸出，解決了并聯失配的問題。如下圖4所示，多路MPPT能形成多條MPPT曲線跟蹤，每2個組串形成一個MPPT曲線，這樣的精細化使得每2個組串都最大效能發(fā)揮作用，解決光伏電站并聯失配問題，大大提升光伏電站的發(fā)電量，從而大大提升電站的收益。
圖4 多路MPPT曲線
有研究機構曾經用軟件對多路MPPT的效果進行了實測，選取了內蒙的一個光伏電站現場，其測試得出結論，多路MPPT確實能提升不少發(fā)電量。
圖5 多路MPPT軟件測試效果圖
上圖5是監(jiān)控軟件截圖，從圖中看出功率單元2和功率單元3的輸出功率一致，而功率單元2和功率單元3的輸入電壓卻相差很大（單元2的輸入電壓621V，單元3的輸入電壓586V），充分證明了即使是相同電池串的配置，也可能由于電站現場復雜環(huán)境而導致最大功率點電壓不一致。
小結
隨著光伏并網發(fā)電技術日新月異的發(fā)展，從原來傳統(tǒng)的集中式每個1MW方陣最多只有8路MPPT發(fā)展到集散式的1MW方陣具有200路MPPT，是人類追求卓越，精益求精的真實寫照。集散式方案從數量級上提升了MPPT數量，極致的精細化最大功率點跟蹤，極大的減少了光伏電站電池組件的并聯失配問題，從很多機構測試得出的數據來看，至少能提升3%的發(fā)電量。如果在山地、領跑者基地、屋頂彩鋼瓦項目等，提升的發(fā)電量會更高，更加適合地形復雜，光伏電池板傾斜角無法安裝一致的項目現場應用。
大江東去浪淘沙，相信集散式方案會在光伏并網電站中占有很重要的一席之地。
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