淺談如何對光伏太陽能發電係統進行優化？

優化光伏（fú）太陽能發電係統是每個光（guāng）伏EPC工（gōng）程商都關心的問題，優化係統首先就先優化太陽能光伏組（zǔ）件上的微型逆變器，因為每（měi）塊光（guāng）伏組件配備（bèi）的單（dān）獨微型逆變器使得（dé）係（xì）統能夠適應不斷變化（huà）的負荷及（jí）不（bú）同的天（tiān）氣條件，進而為單塊組件乃至整個係統（tǒng）提供較佳的（de）緩緩效率（lǜ）。

微型逆變器還可以簡化布線，也是說可以（yǐ）有（yǒu）著（zhe）更低的安裝成本。優化的目的是將太陽能發電係統變得更有效率，整個係統（tǒng）收回投資（zī）的時間（jiān）達到更短。 

電（diàn）源逆變器是太陽能發電係統的關鍵電子組件。在商業應用（yòng）中，這些組件連接光伏（PV）麵板、儲存電能的電池以及本地電力分配係統或公用事業電網。 

在一（yī）個（gè）典型的太陽能采（cǎi）集係統中，多個太陽能板並聯到（dào）一個逆變器，該逆（nì）變器將來自（zì）多個光伏電池的可變直流輸出轉換成幹淨的50Hz 或60Hz 正弦波逆變電源。

設（shè）計（jì）的（de）主要目（mù）標是盡可能提高轉換效率。這是一個複雜且（qiě）需反（fǎn）複的過程，它涉及（jí）較大功率（lǜ）點跟蹤算法（MPPT）以及執行相關算法的實時（shí）控製器。

1.較大化電源轉換效率

未采用MPPT 算法的逆變器（qì）簡單地將光伏模塊與電池直接連接起來，迫使光伏模塊工作在電池電壓。幾乎無一例外的是，電池電壓不是采集較多可用太（tài）陽能的理想值（zhí）。

實線表示的是電壓與（yǔ）電流（PV AMPS）之比。

但采用MPPT 算法後，情況發生了根本變化。在（zài）本例中，模塊能實現較大輸出功率的電壓（yā）是（shì）17V。因（yīn）此（cǐ），MPPT 算法的職責是使模（mó）塊（kuài）工作在17V，這樣一來，無論電池電壓是多少，都（dōu）能從模塊獲取全（quán）部75W 的功率。

高效DC/DC 電（diàn）源轉換器將控製（zhì）器輸入端的17V 電壓轉換為輸出端的電池電壓（yā）。由於DC/DC 轉換（huàn）器將電壓從17V 降至12V，本例中，支持MPPT 功能的係統內（nèi）電池充電電流是：

（VMODULE/VBATTERY）×IMODULE，或（huò）（17V/12V）×4.45A =6.30A。

假設DC/DC 轉換器的轉換效率是100％，則充（chōng）電電（diàn）流將增加1.85A（或42％）。

雖然本例假設逆（nì）變器處理的是來自單個太陽能麵板的能量（liàng），但傳統係統通（tōng）常是一個逆（nì）變器連接多個麵板。取決於應用的不同，這種拓撲既有優點又有缺點。

2.MPPT 算法

主要有三種類型的MPPT 算法：擾動-觀察法（fǎ）、電導增量法和恒定電壓法。前兩種方法通常稱為（wéi）“爬山”法，因為（wéi）它（tā）們基於如下事實：

在MPP 的左側，曲線呈上升趨勢（dP/dV》0），而在MPP 右側，曲線下降（dP/dV 《0）。

擾動-觀察（P＆O）法是較常用的。該算法按給定方向擾動工作電壓並采樣dP/dV。如果dP/dV 為正，算法就（jiù）“明白（bái）”它剛才是在朝著MPP調整電壓。然後，它將一直朝這個方向調整電壓，直（zhí）到dP/dV 變負。

P＆O 算法很容易實現，但（dàn）在穩態運行中，它們有時會在MPP 附近產生振蕩。而且它們的響（xiǎng）應速度也慢，甚至在迅速變化（huà）的（de）氣候條（tiáo）件（jiàn）下還有可能把方向搞反。

電導增量（INC）法使用光（guāng）伏陣列的電導增量dI/dV 來計算dP/dV的正負。INC 能比P＆O 更準確地跟蹤迅速變化的光輻照（zhào）狀況。但與P&O 一樣，它也可（kě）能產生振蕩並被迅速變化的大氣條（tiáo）件（jiàn）所（suǒ）“蒙騙”。其另一個缺點是，增加的複雜性會延長計算時間並降低采樣（yàng）頻率。

第三種方法“ 恒壓法” 則基於如下事實： 一般來說，VMPP/VOC0.76。該方法的（de）問題來源於它（tā）需要瞬間把光伏陣列的電流調為0 以測量陣列的開路電壓。然後，再將陣列的工作電（diàn）壓設置為該測定值的76％。但在陣列斷開期（qī）間，可用能（néng）量被浪費掉了（le）。人們還（hái）發現，雖然開路電壓的76％是個很（hěn）好的近似值，但也並非總是與MPP 一致。

由於沒有一個MPPT 算法可以成功地（dì）滿足（zú）所有常見的使（shǐ）用環境要求，許多設計工程師（shī）會（huì）讓係統先（xiān）*估環境條件再選擇較（jiào）適合當時環境（jìng）條件的算法。事實上（shàng），有許多MPPT 算法（fǎ）可用，太陽能麵板（bǎn）製造商提供他（tā）們自己算法的情況也屢（lǚ）見不鮮。