多MPPT與發(fā)電的關(guān)系

在現(xiàn)在的生活中，太陽能產(chǎn)品處處可見，人們用太陽能煮飯，還有太陽能熱水器等等，無處不見太陽能產(chǎn)品，當(dāng)然，最重要的還是太陽能發(fā)電，但是目前的技術(shù)并不能讓人們很好利用太陽能發(fā)電，通過增加MPPT數(shù)量，對(duì)光伏陣列進(jìn)行并聯(lián)解耦甚至串聯(lián)解耦，一定程度上可以解決組件失配導(dǎo)致的發(fā)電量降低。多MPPT配置對(duì)發(fā)電量提升的程度，一方面受配置方案影響，另一方面受光伏陣列內(nèi)組件失配程度以及失配組件分布影響。本文主要講解太陽能發(fā)電的相關(guān)知識(shí)。

微型逆變器成本很高，雖然微逆方案可以完全解決失配功率損失問題，但其經(jīng)濟(jì)性很差。在此，發(fā)電量提升比較將以組串型方案對(duì)比集中型方案為主。通過模擬仿真，對(duì)同一光伏陣列下接入MPPT數(shù)量、光照遮擋或組件衰減程度、失配組件分布情況等多個(gè)變量分別組合，推演多MPPT配置方案所能給光伏陣列帶來的發(fā)電量提升。

一、多種光照遮擋情況下組串型相對(duì)集中型的發(fā)電量提升

在101個(gè)組串、每個(gè)組串21塊組件、每個(gè)組件235W功率組成光伏陣列中，設(shè)定采用30KW/MPPT的組串型接入方案(即共17個(gè)MPPT接入)，與500KW/MPPT的集中型方案(即1個(gè)MPPT接入)進(jìn)行比較。選擇變量包括：

1)正常光照強(qiáng)度：理論最強(qiáng)光照1000w/m2和最常見強(qiáng)度光照700w/m2分別作為參照基準(zhǔn);

2)遮擋后的光照強(qiáng)度：在每種參照基準(zhǔn)下均勻選擇四種遮擋后的光照強(qiáng)度;

3)遮擋影響組件范圍：發(fā)生如下五種大面積光照遮擋的情況，橫坐標(biāo)代表組件數(shù)，縱坐標(biāo)代表組串?dāng)?shù)，灰色區(qū)域代表遮擋覆蓋區(qū)域。

在兩種正常光照強(qiáng)度、四種遮擋光照強(qiáng)度、五種遮擋影響范圍的變量組合下，一共有40種給定條件下組串型與集中型方案的發(fā)電量比較。如下表所示：

通過該情景設(shè)計(jì)下的結(jié)果比較分析，在遮擋光照強(qiáng)度為正常光照強(qiáng)度一半時(shí)，組串型較集中型方案提升發(fā)電量比例最高;在所有組串均被均勻遮擋時(shí)，組串型和集中型方案發(fā)電量一樣。

將方案調(diào)整為每3個(gè)組串接入一個(gè)MPPT的主流組串型方案，進(jìn)一步進(jìn)行多種情景模擬發(fā)現(xiàn)：在遮擋正好整體均勻影響一半組串的每一塊組件，且光照強(qiáng)度為正常強(qiáng)度一半時(shí)，組串型較集中型的發(fā)電量提升比例達(dá)到最高極值，0.406%。

二、衰減組件隨機(jī)分布情況下組串型相對(duì)集中型的發(fā)電量提升

同樣選取以上光伏陣列進(jìn)行仿真模擬。101個(gè)組串、每個(gè)組串21塊組件、每個(gè)組件235W功率組成光伏陣列;假定在所有組件中，有25%的組件有10%的衰減，其他組件均無衰減，以此極端的組件衰減離散性推算組串型較集中型發(fā)電量提升比例。如圖所示，衰減組件在陣列中完全隨機(jī)分布。

仍然以每3個(gè)組串接入一個(gè)MPPT的主流組串型方案，比較所有組串接入一個(gè)MPPT的集中型方案。根據(jù)仿真計(jì)算，該組串型方案較集中型方案的發(fā)電量提升比例為0.01%。

三、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證

對(duì)模擬仿真計(jì)算進(jìn)行實(shí)測(cè)檢驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證仿真結(jié)果。

選用陽光電源組串型逆變器SG30KTL和集中型逆變器SG500MX作為測(cè)試機(jī)型，這兩款機(jī)型均為市場主流的成熟機(jī)型，市場保有量均超過10000臺(tái)，產(chǎn)品穩(wěn)定性和技術(shù)優(yōu)越性方面均為市場所推崇。

通過選擇2-3種光照遮擋情景和遮擋光照強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)地檢測(cè)比較，測(cè)試結(jié)果與仿真數(shù)據(jù)基本吻合。

小結(jié)：光照遮擋影響下，組串型較集中型發(fā)電量最多可以提升0.406%;組件衰減失配影響下，組串型較集中型發(fā)電量最多可以提升0.01%。當(dāng)前組串型逆變器市場價(jià)格較集中型高70-85%。

在地勢(shì)平坦的大型荒漠光伏電站中，綜合發(fā)電量和投資成本，集中型方案較組串型方案有顯著優(yōu)勢(shì)。太陽能雖然可以產(chǎn)生很大能量，但是現(xiàn)在的技術(shù)還不足以保證人類所有的運(yùn)轉(zhuǎn)，這就需要我們保護(hù)能源，從自己做起，從身邊的點(diǎn)滴做起，節(jié)約能源，是我們?nèi)祟惷恳粋€(gè)人應(yīng)盡的責(zé)任。