智能光伏接線盒解決困擾光伏行業(yè)的三大難題

最近10年來，光伏發(fā)電產(chǎn)品在全球各地變的越來越普及，圍繞著光伏產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新層出不窮，這些創(chuàng)新措施推動(dòng)了光伏發(fā)電系統(tǒng)不斷提高效率，降低成本，使光伏系統(tǒng)能更接地氣，更加靠近居民生活。

　　這些創(chuàng)新舉措中，光伏發(fā)電系統(tǒng)的智能化研發(fā)成為了全球技術(shù)創(chuàng)新的核心關(guān)注點(diǎn)之一。一些先行的光伏企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，傳感器技術(shù)，大數(shù)據(jù)分析等等將一個(gè)個(gè)孤立的光伏電站系統(tǒng)互聯(lián)起來，幫助投資人進(jìn)行更加便捷的日常安全維護(hù)和投資收益分析決策。

　　構(gòu)成太陽能發(fā)電系統(tǒng)的核心—太陽能電池板，它承擔(dān)了接受光照并將光能轉(zhuǎn)化為電能的基本作用。然而具有諷刺意味的是。多年來大多數(shù)聲稱已安裝了智能性管理平臺(tái)的所謂的智能光伏發(fā)電站，在發(fā)電核心模塊（電池板）這一基礎(chǔ)層級面上，依然沒有看到任何“智能化”的痕跡。電池板被安裝人員簡單地串接在一起形成一個(gè)組串，幾個(gè)組串連接成光伏陣列，最終組成電站系統(tǒng)。

　　一切看起來都很正常，不是嗎？每一塊電池板（特性實(shí)際上是不一樣的）就像服從命令的士兵一樣被無條件、無差別地手拉手肩并肩地安排在哪怕它不適合的位置。這種安排有什么問題嗎？

　　第一，每塊光伏電池板的電壓并不高，只有幾十伏，但兩兩串聯(lián)起來電壓就高達(dá)1000V左右。當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)遭遇火災(zāi)時(shí)，即便消防隊(duì)員可以將總線路回路開關(guān)斷開，但整個(gè)系統(tǒng)依然非常危險(xiǎn)，因?yàn)殛P(guān)斷的只是回路中的電流，電池板因?yàn)楸贿B接器互相連接著，系統(tǒng)對地的電壓依然是1000V，當(dāng)沒有經(jīng)驗(yàn)的消防隊(duì)員端起高壓水槍向這些高達(dá)1000V的發(fā)電板噴水滅火時(shí)，因?yàn)樗菍?dǎo)電的，巨大的電壓差通過水柱直接加載到消防隊(duì)員身上，災(zāi)難發(fā)生了。

　　第二，每一塊光伏板的輸出特征是不一致的，比如電流，電壓和最佳工作點(diǎn)。隨著光伏系統(tǒng)在戶外的長期使用和自然老化，這種不一致會(huì)越來越明顯。而串聯(lián)發(fā)電的特征符合“木桶效應(yīng)”。也就是說一串電池板總發(fā)電量的大小更多地取決于組串中最弱的電池板的輸出特性，所以拯救這個(gè)“弱者”，使這個(gè)“弱者”不拖“團(tuán)隊(duì)”的后腿就變的非常重要。

　　第三，太陽能電池板最怕的是陰影遮擋（這些遮擋因素常常是樹蔭，鳥糞，灰塵，煙囪，異物等等），所以一般會(huì)安裝在陽光充足的地方，但是在分布式屋頂發(fā)電系統(tǒng)中，業(yè)主常常為了考慮整體房屋、院落建筑結(jié)構(gòu)的美觀和協(xié)調(diào)，會(huì)將電池板均勻地鋪設(shè)在整個(gè)屋頂上，盡管這些屋頂?shù)哪承┎课粫?huì)引起陰影遮擋，有些時(shí)候，業(yè)主并不是十分了解陰影遮擋對電板的嚴(yán)重影響和危害，調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，他們常常會(huì)說“那沒什么，它只是一個(gè)陰影”。而實(shí)際情況卻不容樂觀，因?yàn)殡姵匕灞魂幱罢趽鯐r(shí)會(huì)誘發(fā)了電池板背后的接線盒內(nèi)的旁路保護(hù)元件（通常是二極管）的啟動(dòng)，電池串中高達(dá)9A左右的直流電流會(huì)瞬間加載到旁路器件上，使的接線盒內(nèi)將產(chǎn)生100多度的高溫，這種高溫短期內(nèi)對電池板和接線盒均影響甚微，但如果陰影影響不消除而長期存在的話，將嚴(yán)重影響到接線盒和電池板的使用壽命。

　　更要命的是，有一些陰影屬于高頻率反復(fù)遮擋（比如家庭光伏屋頂前的樹枝會(huì)隨著風(fēng)的吹動(dòng)，反復(fù)遮擋電池板，執(zhí)行一個(gè)遮擋～挪開～遮擋的循環(huán)。這個(gè)高頻率交變的遮擋使的旁路器件處于一種斷開——導(dǎo)通——斷開的循環(huán)中）。二極管被大功率電流導(dǎo)通加熱，然后瞬間又翻轉(zhuǎn)偏置，撤消電流而增加反向電壓，這樣反復(fù)的循環(huán)，二極管的使用壽命大大降低。一旦接線盒內(nèi)二極管燒毀，整個(gè)電池板的系統(tǒng)輸出就失效了。

　　有沒有一種解決方案能同時(shí)解決上述三個(gè)方面的問題呢。工程師們經(jīng)過多年的努力和實(shí)踐發(fā)明了智能光伏接線盒。

　　這款叫Smarttrack102043的產(chǎn)品，通過采用專用的DC光伏電源管理芯片，設(shè)計(jì)和搭建了控制電路板，這塊電路板可以直接安裝在光伏接線盒內(nèi)，為了方便電池板廠家安裝，設(shè)計(jì)預(yù)留了四個(gè)匯流帶接線出口，電池板企業(yè)可以很方便的連接接線盒到電池板上，而輸出電纜和連接器在出廠之前都已經(jīng)預(yù)先裝好，這個(gè)接線盒是目前光伏行業(yè)中安裝和維護(hù)最方便的光伏智能接線盒了。它主要面對上述三個(gè)困擾光伏行業(yè)的三大難題提供了解決方案。它具有如下功能

　　1）MPPT功能通過軟硬件配合為每塊電池板配置了最大功率跟蹤技術(shù)和控制器件，該技術(shù)可以最大可能提升電池板陣列中不同電池板特性帶來的電站發(fā)電效率的降低，減少了“木桶效應(yīng)”對電站效率的影響，可以極大提升電站的發(fā)電效率，從測試結(jié)果，最大甚至可以提高系統(tǒng)發(fā)電效率47.5%，增加了投資收益，大大縮短了投資回收期。

　　2）火災(zāi)等異常狀況智能關(guān)斷功能發(fā)生火災(zāi)時(shí)，接線盒內(nèi)置的軟件算法配合硬件電路在10毫秒內(nèi)就能判斷是否有異常發(fā)生，并主動(dòng)切斷每一個(gè)塊電池板之間的連接，將1000V的電壓降低到40V左右的人體可接受的電壓，確保消防人員的安全。

　　3）采用MOSFET晶閘管集成控制技術(shù)，代替了傳統(tǒng)了肖特基二極管。當(dāng)發(fā)生陰影遮擋時(shí)，可以瞬間啟動(dòng)MOSFET旁路電流來保護(hù)電池板的安全，同時(shí)因?yàn)镸OSFET特有的低VF特性，使整體接線盒內(nèi)的發(fā)熱量只有普通接線盒的十分之一，該技術(shù)大大延長了接線盒使用的壽命，更好地保障了電池板使用壽命。

　　目前，智能接線盒的技術(shù)方案層出不群，不管哪一家的方案，大多是圍繞著優(yōu)化和提升光伏組串發(fā)電效率，提高光伏系統(tǒng)火災(zāi)應(yīng)對機(jī)制比如關(guān)斷功能等等。研發(fā)設(shè)計(jì)一款“智能接線盒”不一定是件復(fù)雜和高深的工作，但是，智能接線盒子如何才能真正切合光伏市場的痛點(diǎn)，難點(diǎn)，需要在接線盒電氣功能方面、電子器件使用壽命方面、智能接線盒成本和投資收益等方便找到最佳的平衡。相信在接下來的數(shù)年中，智能光伏接線盒一定會(huì)在光伏系統(tǒng)中有更多應(yīng)用，為投資人創(chuàng)造更多價(jià)值。