在12月9日的“領跑者再升級：光伏前沿技術與應用創新論壇”上，除了天合光能的總工程師徐健美發表《從LCOE看前沿技術的發展方向》的演講，為大家分享了最前沿的光伏技術，天合光伏科學與技術國家重點實驗室全鵬通過《低度電成本智能優化器組件解決方案》的報告，與各位光伏人共話光伏技術創新發展。以下內容根據全鵬在論壇上的發言整理而成。
天合光能全鵬：
智能優化器能解決兩大問題推動平價上網
論壇主題是關于前沿技術和應用創新，目的是推動前沿技術發展，大幅度降低度電成本，實現“十三五”平價上網。其實，目前我們的組件已經實現了在用戶側的平價上網，跟商業電價比較接近了，2020年有望在部分地區實現脫硫電價的平價上網。
這個過程怎么實現？前沿技術非常重要，因為效率每提升1個百分點，相當于組件功率提升3個檔位，系統成本可以下降1毛錢。
舉個例子，1萬片組件，如果用目前主流21%的高效率，基本上可以做到三類地區發300萬度電，但是如果提高2%效率以后達到23%的效率，可以發330萬度電，所以效率是非常重要的。
除了提高效率以外，創新的方案也是促進平價上網的重要舉措。舉個例子，如果發電量提升10%，相當于1萬片組件發330萬度電，相當于達到23%的效果，如果跟23%的效率疊加，發電優勢更明顯。
存在問題：
電站中一直面臨兩個重要的問題需要解決：
第一個問題是由于失配和遮擋造成發電量大幅度下降，造成投資收益受損；
另外一個問題是熱斑。我們發現有一些組件存在熱斑的問題，外觀上看不出來，但是拍了紅外發現這個組件已經受了嚴重“內傷”，電池片長期工作在高溫情況下是非常危險的。商業分布式彩鋼瓦廠房屋頂一般安裝傾角在5-10度，積灰非常嚴重，西北有些地區電站積灰也比較嚴重。
再一個是衰減，首年衰減1-2%，但是20年之后衰減不一致造成發電量失配影響非常大！
此外還有朝向問題，隨著大型地面電站未利用地資源越來越稀缺，分布式屋頂資源越來越稀缺，原來有遮擋會導致失配的地方也會做光伏電站發電，這樣的地方如果不采用優化方案，發電收益很難達到預期。如果發電量和可靠性達不到預期，將會導致投資收益受損。
解決方案
針對這兩個問題的解決方案就是智能優化器組件，它可以解決：
第一，由于遮擋和失配引起發電量大幅度下降的問題可以得到優化；
第二，熱斑效應導致的可靠性風險可以被徹底消除。
目前智能優化器組件度電成本比常規組件具備優勢，通過規模化應用進一步降低成本，智能優化器組件將成為持續推的水平價上網的關鍵技術之一。
很多人印象中覺得優化器的組件是價格非常貴、高不可攀，但是現在已經不一樣了，半導體發展使得智能組件價格大幅度下降。
1.解決遮擋和失配等問題
從技術發展趨勢看，早期以集中式電站為主，一個大的光伏陣列就一個MPPT，后來發展到多MPPT的組串逆變器技術，還有集散式的多MPPT技術等，我們早期推廣組件級MPPT技術，發展到現在已經到了電池串級的MPPT技術。傳統組件某個電池或子串在遮擋或失配時，旁路二極管把這整串電路旁路掉，它就不發電了。
而我們通過創新應用方案，加入具備特定功能的電路或者芯片，代替二極管功能，當出現遮擋時候對子串進行優化，沒有被遮擋的地方還能繼續發電。
甚至做個大膽假設，隨著半導體技術進一步發展，未來極有可能芯片能夠代替二極管，這是另外一個應用創新的革命。
目前智能優化器組件解決方案的結構是一個優化器芯片管理20-24片電池，一個組件集成三個優化器芯片。
舉例來說，當某個電池遮擋50%，傳統組件的電流通過旁路二極管走，這個旁路不僅不能發電，還會消耗功率。
對于采用智能優化器組件方案以后，遮擋50%的電池面積，還有50%面積是能夠正常發電。原來是損失30%的電，現在只有15%的損失。
這個圖分析了電池從0%的遮擋到100%的遮擋情況，當被遮擋面積達到30-40%的時候，優化器組件跟普通組件的差異非常的大，達到20%以上。
為什么遮擋100%后是一樣的？因為電池全部擋住了，它肯定就不發電了，但是仍然會在組串陣列上起到優化效果。
我們再來剖析下失配主要來自于哪些方面。
主要有電纜的失配、積灰失配、多云地區遮擋失配、排間遮擋等。
例如電性能失配，如果我們把時間拉長到20年，功率衰減差異是非常大的，有些衰減20%，有些衰減10%左右，特別是電流和電壓的失配非常大，如果沒有好的優化措施，發電量很難達到預期。
回到度電成本的主題，為了盡快迎接平價電力的到來，天合的研發團隊經過多年的研發推出了電池串及的智能優化器組件解決方案，通過采用優化器技術加上Long String技術實現發電量提升，從而降低度電成本。
Long String技術是通過限壓功能增加組件的串聯數目，通過限制開路電壓至接近于MPPT電壓的范圍，主要導致的結果是每串組件可以增加三分之一，線纜減少三分之一，建設成本降低，發電量達到提升。
智能組件在度電成本方面已經比常規組件具備優勢，但如果能夠疊加到21%-23%以上的效率之后，度電成本優勢更加明顯。
隨著規模和技術進步，半導體元器件成本會進一步下降。天合光能不僅是自己做研發方面的工作，也跟我們的戰略客戶和頂級海內外試驗室做合作研究。
對于樹葉等小面積遮擋情況，智能優化器組件相對于普通組件的增益在3-4%左右；
積灰比較嚴重的地方，如新疆的組件工廠屋頂電站，上面有一個優化器組件和普通組件陣列發電量對比，優化器組件增益能夠達到10%以上；
不同土地利用率情況下發電量的差異也比較明顯，土地為稀缺資源，如何發揮它更大的價值？
在加大土地利用率情況下，智能優化器組件比常規組件的發電量提高更多。
有些人會選擇某個月或者某個星期做測試，這是不太合理的，我們應該放到全年來看，由于積灰、積血、遮擋不一樣，綜合下來在某個項目上達到6%以上。這個技術是非常好的一個創新應用。
2. 解決熱斑效應
對于熱斑效應，如果不采用子串優化器的技術，出現遮擋、失配導致的熱斑時，溫度會非常高，我們花了大價錢做的電站投資會因為熱斑問題導致投資受損；
如果采用優化器的技術，通過變換電壓和電流，使得子串間串連電流保持一致，旁路二極管不會導通，被遮擋的電池也不會處于反向偏置狀態，不會成為負載消耗該子串的功率。因此，智能組串優化器組件可以完全消除熱斑效應。
最后，很多人可能會問優化器到底優化多少？其實這跟應用場景相關。
在那些土地非常緊張的領跑者項目中，這要求在單位面積土地上發更多電，跟提高電池發電的目的是一樣的；在積灰比較嚴重的地方，包括分布式的屋頂，優化器可以將發電量提升10%以上，不同的應用場景發電量提升不一樣，要結合不同的客戶特點進行不同的研究和設計。
綜上，智能優化器組件將成為持續推動平價上網的關鍵技術，且通過規模化應用有望進一步降低成本。天合光能作為世界領先的太陽能整體解決方案提供商，一直致力于推動平價上網的實現，希望用太陽能這種清潔的綠色的新能源造福人類。
京公網安備 11010502049343號