分布式MPPT提高太陽能光伏系統(tǒng)效率的方案設計

太陽能是市場上最有前景的可再生能源之一。由于政府推出激勵政策和傳統(tǒng)電力成本不斷攀升的影響，越來越多的家庭開始轉向太陽能，并在屋頂安裝光伏（PV）系統(tǒng)。按照目前的光伏系統(tǒng)價格計算，用戶通常在 7-8 年后才能獲得投資回報。政府激勵政策和光伏系統(tǒng)的使用壽命必須能持續(xù) 20 年或更久。太陽能光伏系統(tǒng)的投資回報取決于該系統(tǒng)每年的發(fā)電量，因此用戶需要的光伏系統(tǒng)必須具備高效、可靠和易于維護等特性，從而可以獲得最大限度的發(fā)電量。

如今，很多安裝太陽能光伏系統(tǒng)的用戶已經(jīng)意識到部分或間歇性的遮蔽會影響到系統(tǒng)的發(fā)電量。當樹木、煙囪或其他物體投射的陰影遮擋住光伏系統(tǒng)時，就會導致系統(tǒng)造成“失配”問題。即使光伏系統(tǒng)只受到一點點陰影的遮擋都會導致發(fā)電量的大幅下跌。部分遮蔽導致的系統(tǒng)失配對發(fā)電量的實際影響很難通過簡單的計算公式獲得。因為影響系統(tǒng)發(fā)電量的因素很多，包括內部電池模塊間互連、模塊定向、光伏電池組間的串并聯(lián)問題以及逆變器的配置等。光伏模塊通過多個電池串相互連接而成，每個電池串被稱為一個“組列”。每個組列由一個旁路二極管來保護，以免一個或多個電池被遮蔽或損壞時導致整個電池串因為過熱而受到損壞。這些串聯(lián)或并聯(lián)的電池組列能夠使電池板產(chǎn)生相對較高的電壓或電流。

光伏陣列由串聯(lián)在一起的光伏模塊通過并聯(lián)構成。每串光伏模塊的的最大電壓必須低于逆變器的最大輸入電壓額定值。當光伏系統(tǒng)部分被遮蔽時，未被遮蔽的電池中的電流流經(jīng)被遮蔽部分的旁路二極管。 當光伏陣列受到遮蔽而出現(xiàn)上述情況時，會產(chǎn)生一條具有多個峰值的 V-P 電氣曲線。圖 1 顯示了具有集中式最大功率點跟蹤系統(tǒng)( MPPT) 功能的標準并網(wǎng)配置，其中一個組列的兩個電池板被遮蔽。集中式 MPPT無法設置直流電壓，因此無法令兩個組列的輸出功率都達到最大。在高直流電壓點 (M1)，MPPT 使未遮蔽組列的輸出功率達到最大。在低直流電壓點 (M2)，MPPT 將使遮蔽組列的輸出功率達到最大：旁路二極管繞過遮蔽電池板，此組列的未遮蔽電池板將提供全量電流。陣列的多個 MPP 可能導致集中最大功率點跟蹤（MPPT）配置的額外損失，因為最大功率點跟蹤器可能得到錯誤信息停止在局部最大點處，并穩(wěn)定在具有V-P特征的次優(yōu)點。
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