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電源優化解決太陽能光伏的技術窘境

作者: 時間:2011-05-24 來源:網絡 收藏
塊出問題,會影響所串聯的其它模塊,且任何一組串聯都會影響陣列上的其它串聯。準確地說,光伏系統若出現電壓及電流方面的不平衡,便會產生失配問題。其中原因很多,如局部的陰影、移動的浮云、附近物體的反光、光伏模塊的不同角度及排列方式、污垢、不同程度的老化、細微的裂縫以及太陽能陣列之間的溫差。所有太陽能系統都或多或少存在失配的問題,但很多情況下因失配而導致的能源損耗會被忽略或低估。許多獨立的研究顯示,即便只有10%的光伏模塊被陰影遮蔽,整個系統的功耗將高達50%。

目前的太陽能系統都試圖利用中央逆變器的特殊算法解決這個失配問題。這種稱為最大功率點跟蹤(MPPT)技術的特殊算法, 可以調整光伏系統直流線路上的電壓,以便捕獲盡可能多的能量。這種方法的局限是,逆變器無法深入“看到”光伏陣列上的模塊和串,因此只能作緩慢而有限的調整。

器方案

2008年,美國國家半導體首次將技術,或稱“器”引入市場。其特點是在光伏模塊上利用核心模擬電路技術及電源管理芯片,提高系統的輸出效率。

過去一年多,集成電路與模塊供應商已進一步加強了彼此間的合作。例如,為太陽能系統提供分布式集成電路及電源優化器的美國國家半導體,已宣布與全球最大的晶體硅光伏模塊供應商尚德公司(Suntech)建立了合作關系。

對于太陽能系統來說,引進集成電路會有增值作用,因為電源優化器的主要目的是恢復因某一模塊受損而失掉的能量,并確保隨時提高每一光伏模塊的能效。電源優化器的主要作用是通過MPPT技術提供DC/DC優化,研究顯示,電源優化器可以在太陽能系統長達25年的壽命周期內將能量采集量提高25%。

目前市場上有幾種不同的DC/DC電源優化器解決方案,我們必須深入研究其差別,因為不同的架構有不同的效果。例如,當調整某一受損串內模塊的MPPT時,部分模塊的電壓需要下調,另一部分需要調升。這個升/降壓架構的優點是可以提高能量收集量,并提供最有效的設計方法。部分優化器只提供降壓功能,雖然從電源轉換效率的角度看,這個設計可以發揮較高的效率,但能量收集量未必能相應提高。此外,部分優化器只提供升壓功能,其優點是可將模塊的電壓提高至與直流線路電壓相等的水平,但缺點是電流較高以及輸入電壓范圍較小,因此較難在有陰影的情況下充分發揮系統的性能。

雖然所有的新技術都需要經過一段時間才會獲業界接受及不斷優化,但由于電源優化器不但性能可靠,而且芯片商還提供媲美太陽能模塊廠商的保修服務,因此其市場需求持續增長,而且升勢強勁。模塊廠商都明白,若要產品有較好的銷路,不但要保證工藝,而且還要保證性能穩定可靠。引進DC/DC電源優化技術能提高太陽能系統在整個生命周期內的能量采集量,加上本身又有25年的維護保證,那么規模化的系統安裝公司以及設計、采購、施工(EPC)承包商都愿意采用這種產品。從技術角度看,更高的峰值效率(高達99.5%)、安全性、以及可與各類逆變器兼容等特性,有助于吸引更多系統安裝公司及工程總承包商



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