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在現(xiàn)階段，按太陽能光伏方陣與逆變器的連接方式不同，太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可分為三種典型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（如圖1所示）：一種是集中型、組串型和交流組件型。不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)光伏發(fā)電系統(tǒng)，在安全性、系統(tǒng)效率、成本、維修等方面有很大差異。下面分別介紹這幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
集中型結(jié)構(gòu)具有系統(tǒng)成本低，逆變器轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點(diǎn)。但是在這種結(jié)構(gòu)中組件既有并聯(lián)也有串聯(lián)，系統(tǒng)因組件失配造成的較大的功率損失；在組串型光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器分別對(duì)各個(gè)組串進(jìn)行最大功率跟蹤，而且把各組串輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成相同的直流電壓后進(jìn)行匯流，然后再將直流電轉(zhuǎn)換成交流電。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是各組串分別對(duì)應(yīng)一個(gè)最大功率跟蹤器，相互獨(dú)立工作，由于能對(duì)每一串太陽電池方陣進(jìn)行最大功率跟蹤，減少了組串失配造成的能量損失，提高了效率，但是組件之間仍然存在失配問題。為避免以上這些問題，逆變器生產(chǎn)企業(yè)于是將目光轉(zhuǎn)向了新的逆變器，微逆變器就是其中的一種，使用微逆變器的光伏發(fā)電系統(tǒng)采用交流組件型結(jié)構(gòu)，其中的每一個(gè)太陽電池組件配一個(gè)逆變器，相互獨(dú)立工作，由于輸出交流電壓相同，各微逆變器的的輸出端并聯(lián)后并網(wǎng)。
圖1 三種典型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
Fig.1 Three typical system congigurations
2電氣效率計(jì)算公式
光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率包括光伏陣列的直流效率、逆變器效率和系統(tǒng)效率
光伏陣列的直流效率是太陽電池陣列的輸出功率實(shí)際測量值與理論計(jì)算值之比。在計(jì)算組件輸出功率時(shí)需要考慮風(fēng)速、太陽輻照度和溫度等外部環(huán)境因素對(duì)太陽電池陣列的影響，為了方便比較要進(jìn)行太陽輻照度和溫度修正。直流效率可以用下式來計(jì)算：
DC = (Istc / Irr) × (1- )× (PDC / Pnom) (1)
式中：λ為太陽電池組件的功率溫度系數(shù)
Istc為標(biāo)準(zhǔn)太陽輻照度
Irr為太陽輻照度測量值
PDC為光伏陣列輸出功率
Pnom為組件峰值功率之和
為組件溫度修正系數(shù)
其中溫度修正系數(shù) 可使用如下兩個(gè)關(guān)系式來計(jì)算：
=(Tpv–25)×λ (2)
系統(tǒng)效率是系統(tǒng)輸出功率與光伏組件在一定條件下產(chǎn)生的功率之比。系統(tǒng)效率可由下式計(jì)算：
ηs=Pop/Psp
式中：
Pop——系統(tǒng)輸出功率（kW）；
Psp——光伏陣列的輸出功率理論值(kW)。
Psp是光伏陣列的輸出功率理論值，不能直接測量，只能先在室內(nèi)測量單個(gè)組件的峰值功率，然后再根據(jù)現(xiàn)場測量得到的太陽輻照度和組件溫度計(jì)算出光伏陣列輸出功率的理論值。
逆變器效率ηac=Pac/PDC
即逆變器的輸出功率與輸入功率之比。
逆變器的效率與輸入電壓和功率有關(guān)，一般情況下在輸入功率大的時(shí)候逆變器的效率較高，在輸入電壓達(dá)到某個(gè)特定值時(shí)，效率達(dá)到最高。
影響光伏陣列直流效率大小的因素有最大功率跟蹤準(zhǔn)確度、太陽電池組件匹配度和直流電能傳輸損耗等。最大功率跟蹤準(zhǔn)確度與太陽電池組件之間的連接方式有關(guān)，也與光伏陣列與逆變器的是否匹配有關(guān)，太陽電池組件的匹配度與組件的連接方式和組件輸出性能的一致性有關(guān)。所以通過檢測太陽電池陣列的直流效率可檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理，電氣設(shè)備選型是否匹配。
3 電氣效率的測試
為計(jì)算直流效率需要同時(shí)測量太陽電池組件的輸出功率PDC、太陽輻照度Irr和太陽電池溫度TPV。直流效率考慮了直流電能傳輸?shù)膿p耗，所以應(yīng)該在逆變器的輸入接口測量太陽電池組件的輸出功率。
測量前必須將太陽電池組件表面清洗干凈，測量周期內(nèi)輻照度最大值和最小值之差不能超過20W/m2才能保證直流效率計(jì)算的準(zhǔn)確度。當(dāng)光伏陣列內(nèi)各個(gè)組件的傾角不同時(shí)，應(yīng)同時(shí)測量最大和最小傾角的輻照度，計(jì)算直流效率時(shí)使用太陽輻照度最大值。測量太陽電池溫度時(shí)要把溫度探頭放在被測太陽電池組件底部的中心位置。
為比較組串型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和交流組件型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流效率，特進(jìn)行組串型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)直流效率測試實(shí)驗(yàn)和交流組件型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)直流效率測試實(shí)驗(yàn)。
光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率包括光伏陣列的直流效率、逆變器效率和系統(tǒng)效率
光伏陣列的直流效率是太陽電池陣列的輸出功率實(shí)際測量值與理論計(jì)算值之比。在計(jì)算組件輸出功率時(shí)需要考慮風(fēng)速、太陽輻照度和溫度等外部環(huán)境因素對(duì)太陽電池陣列的影響，為了方便比較要進(jìn)行太陽輻照度和溫度修正。直流效率可以用下式來計(jì)算：
DC = (Istc / Irr) × (1- )× (PDC / Pnom) (1)
式中：λ為太陽電池組件的功率溫度系數(shù)
Istc為標(biāo)準(zhǔn)太陽輻照度
Irr為太陽輻照度測量值
PDC為光伏陣列輸出功率
Pnom為組件峰值功率之和
為組件溫度修正系數(shù)
其中溫度修正系數(shù) 可使用如下兩個(gè)關(guān)系式來計(jì)算：
=(Tpv–25)×λ (2)
系統(tǒng)效率是系統(tǒng)輸出功率與光伏組件在一定條件下產(chǎn)生的功率之比。系統(tǒng)效率可由下式計(jì)算：
ηs=Pop/Psp
式中：
Pop——系統(tǒng)輸出功率（kW）；
Psp——光伏陣列的輸出功率理論值(kW)。
Psp是光伏陣列的輸出功率理論值，不能直接測量，只能先在室內(nèi)測量單個(gè)組件的峰值功率，然后再根據(jù)現(xiàn)場測量得到的太陽輻照度和組件溫度計(jì)算出光伏陣列輸出功率的理論值。
逆變器效率ηac=Pac/PDC
即逆變器的輸出功率與輸入功率之比。
逆變器的效率與輸入電壓和功率有關(guān)，一般情況下在輸入功率大的時(shí)候逆變器的效率較高，在輸入電壓達(dá)到某個(gè)特定值時(shí)，效率達(dá)到最高。
影響光伏陣列直流效率大小的因素有最大功率跟蹤準(zhǔn)確度、太陽電池組件匹配度和直流電能傳輸損耗等。最大功率跟蹤準(zhǔn)確度與太陽電池組件之間的連接方式有關(guān)，也與光伏陣列與逆變器的是否匹配有關(guān)，太陽電池組件的匹配度與組件的連接方式和組件輸出性能的一致性有關(guān)。所以通過檢測太陽電池陣列的直流效率可檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理，電氣設(shè)備選型是否匹配。
3 電氣效率的測試
為計(jì)算直流效率需要同時(shí)測量太陽電池組件的輸出功率PDC、太陽輻照度Irr和太陽電池溫度TPV。直流效率考慮了直流電能傳輸?shù)膿p耗，所以應(yīng)該在逆變器的輸入接口測量太陽電池組件的輸出功率。
測量前必須將太陽電池組件表面清洗干凈，測量周期內(nèi)輻照度最大值和最小值之差不能超過20W/m2才能保證直流效率計(jì)算的準(zhǔn)確度。當(dāng)光伏陣列內(nèi)各個(gè)組件的傾角不同時(shí)，應(yīng)同時(shí)測量最大和最小傾角的輻照度，計(jì)算直流效率時(shí)使用太陽輻照度最大值。測量太陽電池溫度時(shí)要把溫度探頭放在被測太陽電池組件底部的中心位置。
為比較組串型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和交流組件型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流效率，特進(jìn)行組串型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)直流效率測試實(shí)驗(yàn)和交流組件型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)直流效率測試實(shí)驗(yàn)。
3.1組串型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電氣效率測試
此組串型光伏發(fā)電系統(tǒng)共使用5塊型號(hào)為KD202GH-2PU-KH的多晶硅太陽電池組件和一臺(tái)SMA逆變器SB1200，太陽電池組件采用5串1并的方式連接。
組件的峰值功率標(biāo)稱值是生產(chǎn)廠家根據(jù)室內(nèi)測試的結(jié)果標(biāo)定的，組件峰值功率實(shí)際值與標(biāo)稱值有偏差，為準(zhǔn)確計(jì)算直流效率，首先要測量系統(tǒng)中每
一塊太陽電池組件的輸出特性。本文使用室外太陽能太陽電池組件輸出特性測試儀I-V400來測量，測量結(jié)果如下：
表1 太陽電池組件輸出特性測量值
Table 1 The date of Solar cell module output measurement
Table 1 The date of Solar cell module output measurement
從上表可知，光伏發(fā)電系統(tǒng)中五塊組件的峰值功率總和為1018.04W，即Pnom=1018.04W。
然后再測量光伏陣列在正常工作時(shí)的輸出電流和輸出電壓以及太陽輻照度、太陽電池溫度和環(huán)境溫度。把這些參數(shù)值代入直流效率計(jì)算公式中即可計(jì)算光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流效率。以下是測量結(jié)果：
然后再測量光伏陣列在正常工作時(shí)的輸出電流和輸出電壓以及太陽輻照度、太陽電池溫度和環(huán)境溫度。把這些參數(shù)值代入直流效率計(jì)算公式中即可計(jì)算光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流效率。以下是測量結(jié)果：
表2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的電氣效率
Table 2 PV system’s DC efficiency
上表使用關(guān)系式(2)來計(jì)算太陽電池陣列的直流效率，由以上數(shù)據(jù)可知，在不同的太陽輻照度和環(huán)境溫度下，光伏陣列的直流效率基本不變，這說明了以下幾點(diǎn)：
（1） 在輻照度大于200W/m2時(shí)逆變器的效率基本保持不變。在輻照度小于200W/m2時(shí)，效率隨輻照度減小而急劇下降。
（2） 組串式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流效率約96%，也就是有約4%的能量損失，這個(gè)數(shù)值與逆變器的最大功率跟蹤準(zhǔn)確度、太陽電池組件的匹配度和直流傳輸損耗等相關(guān)。
（3） 組串式光伏發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)效率在81%左右。
（4） 逆變器的實(shí)際轉(zhuǎn)換效率小于88%，低于逆變器的歐洲效率90.7%，這是因?yàn)槟孀兤鞯霓D(zhuǎn)換效率與逆變器的工作溫度、光伏陣列的輸出電壓和功率有關(guān)。
3.2微逆變器光伏發(fā)電系統(tǒng)直流效率測試
（1） 在輻照度大于200W/m2時(shí)逆變器的效率基本保持不變。在輻照度小于200W/m2時(shí)，效率隨輻照度減小而急劇下降。
（2） 組串式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流效率約96%，也就是有約4%的能量損失，這個(gè)數(shù)值與逆變器的最大功率跟蹤準(zhǔn)確度、太陽電池組件的匹配度和直流傳輸損耗等相關(guān)。
（3） 組串式光伏發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)效率在81%左右。
（4） 逆變器的實(shí)際轉(zhuǎn)換效率小于88%，低于逆變器的歐洲效率90.7%，這是因?yàn)槟孀兤鞯霓D(zhuǎn)換效率與逆變器的工作溫度、光伏陣列的輸出電壓和功率有關(guān)。
3.2微逆變器光伏發(fā)電系統(tǒng)直流效率測試
圖2 微逆變器光伏發(fā)電系統(tǒng)接線示意圖
Fig 2 The micro-inverter system
Fig 2 The micro-inverter system
微逆變器光伏發(fā)電系統(tǒng)的接線方式為每塊太陽電池組件接一個(gè)逆變器，各個(gè)微逆變器將組件輸出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，然后再將所有的逆變器輸出端并聯(lián)。這種連接方式解決了組件失配造成功率損失的問題，同時(shí)也增加了最大功率跟蹤的準(zhǔn)確度。
此交流組件型光伏發(fā)電系統(tǒng)使用1塊型號(hào)為KD202GH-2PU-KH的多晶硅太陽電池組件，經(jīng)室外太陽電池組件特性測試儀測試得出以下數(shù)據(jù)：
然后再測量太陽電池組件在正常工作時(shí)的輸出電流和輸出電壓以及太陽輻照度、太陽電池溫度和環(huán)境溫度。把這些參數(shù)值代入直流效率計(jì)算公式中即可計(jì)算光伏陣列的直流效率。以下是測量結(jié)果：
由于微逆變器一般放在組件底下，直流端導(dǎo)線較短，傳輸損失較小，而且一塊組件帶一個(gè)最大功率跟蹤器，各個(gè)組件之間相互獨(dú)立，光伏陣列的直流效率主要與逆變器的最大功率跟蹤準(zhǔn)確度有關(guān)，與組件匹配度無關(guān)，所以直流效率較高。
3.3 陰影遮擋對(duì)系統(tǒng)效率的影響
為避免對(duì)光伏組件發(fā)生熱斑效應(yīng)，原則上要求在早上9點(diǎn)到下午15點(diǎn)光伏方陣不能有陰影遮擋，其實(shí)除了這段時(shí)間之外光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量也是不能忽視的，而且有時(shí)為滿足客戶要求或者達(dá)到一定的安裝容量，不得不在有陰影遮擋的地方安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，所以研究如何在有陰影遮擋的情況下提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率仍然有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
國外在陰影對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的影響方面已經(jīng)做了很多相關(guān)研究，造成組件失配的原因主要有云層遮擋、表面污垢、地面物體遮擋和組件參數(shù)差異等。其中最引人關(guān)注的問題是在有地面物體遮擋時(shí)應(yīng)用組件型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是否比其他結(jié)構(gòu)更合適。Graaf、Weiden和Haan等人的研究表明，陰影遮擋對(duì)組件型和組串型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響較小。Beuth在1998年在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中用組串型、集中型和組件型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)光伏系統(tǒng)做陰影條件下的性能比較實(shí)驗(yàn)，得出的結(jié)論是組件型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并不具有優(yōu)勢，從安裝成本和可靠性方面考慮，陰影條件下使用組串型和集中型逆變器更合適。但Gross等人在1997年的實(shí)驗(yàn)表明，使用組件型逆變器比使用集中型逆變器可減少陰影造成損失的19.5%～25%。
為了研究陰影對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電功率的影響以及組串式逆變器是否比微逆變器更有利于減少陰影造成的功率，我們進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)中使用七塊型號(hào)為KD202GH-2PU-KH的組件串聯(lián)接入一個(gè)型號(hào)為Sunny Boy SB 1200逆變器中組成一個(gè)組串光伏發(fā)電系統(tǒng)，組件型光伏發(fā)電系統(tǒng)使用一塊型號(hào)為KD202GH-2PU-KH的組件連接一個(gè)英偉力微逆變器，兩個(gè)系統(tǒng)在大于700W/m2的穩(wěn)定自然光伏照射下正常工作。
組件的電路圖和陰影遮擋方式如下圖所示：
此交流組件型光伏發(fā)電系統(tǒng)使用1塊型號(hào)為KD202GH-2PU-KH的多晶硅太陽電池組件，經(jīng)室外太陽電池組件特性測試儀測試得出以下數(shù)據(jù)：
然后再測量太陽電池組件在正常工作時(shí)的輸出電流和輸出電壓以及太陽輻照度、太陽電池溫度和環(huán)境溫度。把這些參數(shù)值代入直流效率計(jì)算公式中即可計(jì)算光伏陣列的直流效率。以下是測量結(jié)果：
由于微逆變器一般放在組件底下，直流端導(dǎo)線較短，傳輸損失較小，而且一塊組件帶一個(gè)最大功率跟蹤器，各個(gè)組件之間相互獨(dú)立，光伏陣列的直流效率主要與逆變器的最大功率跟蹤準(zhǔn)確度有關(guān)，與組件匹配度無關(guān)，所以直流效率較高。
3.3 陰影遮擋對(duì)系統(tǒng)效率的影響
為避免對(duì)光伏組件發(fā)生熱斑效應(yīng)，原則上要求在早上9點(diǎn)到下午15點(diǎn)光伏方陣不能有陰影遮擋，其實(shí)除了這段時(shí)間之外光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量也是不能忽視的，而且有時(shí)為滿足客戶要求或者達(dá)到一定的安裝容量，不得不在有陰影遮擋的地方安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，所以研究如何在有陰影遮擋的情況下提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率仍然有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
國外在陰影對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的影響方面已經(jīng)做了很多相關(guān)研究，造成組件失配的原因主要有云層遮擋、表面污垢、地面物體遮擋和組件參數(shù)差異等。其中最引人關(guān)注的問題是在有地面物體遮擋時(shí)應(yīng)用組件型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是否比其他結(jié)構(gòu)更合適。Graaf、Weiden和Haan等人的研究表明，陰影遮擋對(duì)組件型和組串型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響較小。Beuth在1998年在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中用組串型、集中型和組件型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)光伏系統(tǒng)做陰影條件下的性能比較實(shí)驗(yàn)，得出的結(jié)論是組件型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并不具有優(yōu)勢，從安裝成本和可靠性方面考慮，陰影條件下使用組串型和集中型逆變器更合適。但Gross等人在1997年的實(shí)驗(yàn)表明，使用組件型逆變器比使用集中型逆變器可減少陰影造成損失的19.5%～25%。
為了研究陰影對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電功率的影響以及組串式逆變器是否比微逆變器更有利于減少陰影造成的功率，我們進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)中使用七塊型號(hào)為KD202GH-2PU-KH的組件串聯(lián)接入一個(gè)型號(hào)為Sunny Boy SB 1200逆變器中組成一個(gè)組串光伏發(fā)電系統(tǒng)，組件型光伏發(fā)電系統(tǒng)使用一塊型號(hào)為KD202GH-2PU-KH的組件連接一個(gè)英偉力微逆變器，兩個(gè)系統(tǒng)在大于700W/m2的穩(wěn)定自然光伏照射下正常工作。
組件的電路圖和陰影遮擋方式如下圖所示：
圖中綠色、藍(lán)色、紅色、紫色、黃色、灰色分別表示單片、兩片橫、三片橫、兩片豎、三片豎、三角形遮擋。遮擋時(shí)，使用普通紙片進(jìn)行遮擋，遮擋比例為70%，在實(shí)驗(yàn)中為保證遮擋比例相同，我們同時(shí)測量了無陰影和有陰影時(shí)的太陽輻照度，然后通過改變遮擋紙片與組件之間的垂直距離來改變陰影的遮擋比例，從而獲得比較一致的遮擋比例。
首先用光伏組串I－V特性現(xiàn)場測試儀分別測量兩個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏陣列在各種面積的陰影下的I—V曲線，我們得到的結(jié)果如下圖所示：
首先用光伏組串I－V特性現(xiàn)場測試儀分別測量兩個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏陣列在各種面積的陰影下的I—V曲線，我們得到的結(jié)果如下圖所示：
光伏組串在陰影下的I－V曲線
上圖中藍(lán)色線和紅色線分別是遮擋一塊和橫向三塊電池片時(shí)光伏組串的I－V曲線，洋紅色和綠色分別是遮擋一塊和橫向三塊電池片時(shí)光伏組串的功率曲線，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，兩種不同面積的陰影遮擋下，最大功率點(diǎn)電流與無陰影遮擋時(shí)基本相同，功率點(diǎn)電壓下降了7.3伏左右，剛好是平均一塊組件的最大功率點(diǎn)電壓的1/3。這是由于每個(gè)組件都有三個(gè)旁路二極管，組件中部分電池片被遮擋時(shí)，旁路二極導(dǎo)通，導(dǎo)致組件的最大功率點(diǎn)電壓急驟下降。
光伏組件在陰影下的I－V曲線
綠色線和黃色線分別是遮擋一塊和橫向三塊電池片時(shí)光伏組件的I－V曲線，藍(lán)色線和紅色線分別是遮擋一塊和橫向三塊電池片時(shí)光伏組串的功率曲線，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，兩種不同面積的陰影遮擋下，組件輸出的I-V曲線
用室外太陽能光伏系統(tǒng)效率測試儀測試得到如下數(shù)據(jù)：
從數(shù)據(jù)可知，使用微逆變器的光伏發(fā)電系統(tǒng)在有陰影遮擋時(shí)，工作電壓升為27伏，工作電流降為0.14安培，使用組串式逆變器的光伏發(fā)電系統(tǒng)在電壓隨被遮擋串列數(shù)而有變化，但電流隨輻照度變化，將電流實(shí)際值轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)值后發(fā)現(xiàn)電流值基本與無遮擋時(shí)相同。
微逆變器光伏發(fā)電系統(tǒng)在受單片、兩片橫和三片橫遮擋時(shí)直流效率損失了70%左右，組串式光伏發(fā)電系統(tǒng)在受單片、兩片橫、三片橫、二片豎、三片豎和三角形遮擋時(shí)直流效率分別損失了。
對(duì)于微逆變器光伏發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)與防反二極管并聯(lián)的被遮擋電池片串?dāng)?shù)為1時(shí)，單塊組件的最大功率點(diǎn)電壓下降到20伏以下，在電壓27V左右有一個(gè)次峰值功率點(diǎn)，微逆變器由于最大功率跟蹤范圍在20伏到30伏之間，所以微逆變器只能跟蹤到次峰值功率點(diǎn)；而當(dāng)與防反二極管并聯(lián)的被遮擋電池片串?dāng)?shù)為2時(shí)，在電壓27V左右有最大功率點(diǎn)，由于此電壓值在微逆變器的最大功率跟蹤范圍內(nèi)，微逆變器能準(zhǔn)確跟蹤到最大功率點(diǎn)。當(dāng)與防反二極管并聯(lián)的被遮擋電池片串?dāng)?shù)為3時(shí)，最大功率點(diǎn)在16V左右。
對(duì)于組串式光伏發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)受陰影遮擋時(shí)，與被遮擋電池片并聯(lián)的防反二極管導(dǎo)通，電壓下降，電壓下降值基本上與導(dǎo)通的二極管數(shù)量成正比，電流不變。假設(shè)光伏組串的組件數(shù)量為m，每個(gè)組件有三個(gè)防反二極管，那么電池片串?dāng)?shù)為3m，由于電池片被遮擋造成導(dǎo)通的二極管數(shù)量為n，那么直流效率的損失率為n/3m。由于電壓的下降，逆變器的轉(zhuǎn)換效率也隨之下降。
1、組串式光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流效率損失率為n/3m。
4 結(jié)語
光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流效率是反映太陽電池陣列整體性能的物理量，它僅與光伏陣列的內(nèi)部因素如最大功率跟蹤準(zhǔn)確度、組件匹配度、電能傳輸損耗等有關(guān)。為排除外部因素如太陽輻照度和溫度對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的影響，需要對(duì)光伏陣列輸出功率進(jìn)行修正，所以直流效率的計(jì)算公式為DC = (Istc / Irr) × (1－φ)× (PDC / Pnom)。其中溫度修正系數(shù)φ可分別用兩個(gè)公式來計(jì)算，在室外條件下使用公式φ=(Tpv–25)×λ來計(jì)算溫度修正系數(shù)比較合適。
在使用微逆變器的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，一塊組件連接一個(gè)微逆變器，減少了組件失配造成的功率損失，所以直流效率較高。通過實(shí)驗(yàn)也證明使用微逆變器的光伏發(fā)電系統(tǒng)有較高的直流效率。
光伏陣列的直流效率是光伏陣列高效運(yùn)行以及經(jīng)濟(jì)效益回收的重要指標(biāo)，通過光伏陣列直流效率測試可以檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理，電氣設(shè)備選型是否匹配等系統(tǒng)的重要信息。
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微逆變器光伏發(fā)電系統(tǒng)在受單片、兩片橫和三片橫遮擋時(shí)直流效率損失了70%左右，組串式光伏發(fā)電系統(tǒng)在受單片、兩片橫、三片橫、二片豎、三片豎和三角形遮擋時(shí)直流效率分別損失了。
對(duì)于微逆變器光伏發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)與防反二極管并聯(lián)的被遮擋電池片串?dāng)?shù)為1時(shí)，單塊組件的最大功率點(diǎn)電壓下降到20伏以下，在電壓27V左右有一個(gè)次峰值功率點(diǎn)，微逆變器由于最大功率跟蹤范圍在20伏到30伏之間，所以微逆變器只能跟蹤到次峰值功率點(diǎn)；而當(dāng)與防反二極管并聯(lián)的被遮擋電池片串?dāng)?shù)為2時(shí)，在電壓27V左右有最大功率點(diǎn)，由于此電壓值在微逆變器的最大功率跟蹤范圍內(nèi)，微逆變器能準(zhǔn)確跟蹤到最大功率點(diǎn)。當(dāng)與防反二極管并聯(lián)的被遮擋電池片串?dāng)?shù)為3時(shí)，最大功率點(diǎn)在16V左右。
對(duì)于組串式光伏發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)受陰影遮擋時(shí)，與被遮擋電池片并聯(lián)的防反二極管導(dǎo)通，電壓下降，電壓下降值基本上與導(dǎo)通的二極管數(shù)量成正比，電流不變。假設(shè)光伏組串的組件數(shù)量為m，每個(gè)組件有三個(gè)防反二極管，那么電池片串?dāng)?shù)為3m，由于電池片被遮擋造成導(dǎo)通的二極管數(shù)量為n，那么直流效率的損失率為n/3m。由于電壓的下降，逆變器的轉(zhuǎn)換效率也隨之下降。
1、組串式光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流效率損失率為n/3m。
4 結(jié)語
光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流效率是反映太陽電池陣列整體性能的物理量，它僅與光伏陣列的內(nèi)部因素如最大功率跟蹤準(zhǔn)確度、組件匹配度、電能傳輸損耗等有關(guān)。為排除外部因素如太陽輻照度和溫度對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的影響，需要對(duì)光伏陣列輸出功率進(jìn)行修正，所以直流效率的計(jì)算公式為DC = (Istc / Irr) × (1－φ)× (PDC / Pnom)。其中溫度修正系數(shù)φ可分別用兩個(gè)公式來計(jì)算，在室外條件下使用公式φ=(Tpv–25)×λ來計(jì)算溫度修正系數(shù)比較合適。
在使用微逆變器的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，一塊組件連接一個(gè)微逆變器，減少了組件失配造成的功率損失，所以直流效率較高。通過實(shí)驗(yàn)也證明使用微逆變器的光伏發(fā)電系統(tǒng)有較高的直流效率。
光伏陣列的直流效率是光伏陣列高效運(yùn)行以及經(jīng)濟(jì)效益回收的重要指標(biāo)，通過光伏陣列直流效率測試可以檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理，電氣設(shè)備選型是否匹配等系統(tǒng)的重要信息。
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