遮挡的影响:组串、优化器与微型逆变器

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弄清为什么一块组件被遮挡就会拖累整个组串,旁路二极管起什么作用,以及优化器和微型逆变器什么时候值得用。

为什么一块被遮挡的组件会拖累整个组串

在一个组串里,组件是串联的,同一股电流流过所有组件。被遮挡的组件电流变小,如果没有别的办法,就会限制整个组串。就像水管在某一处被捏住,整条管路的流量都会下降。烟囱、天线、树枝甚至一片落叶,都可能造成这样的遮挡。

普通组串

所有组件共用一股电流

  • 最弱的组件限制其他组件
  • 很小的遮挡也可能损失很多
  • 屋顶上没有电子设备

组件级

每块组件各自独立

  • 每块组件发出它能发的电
  • 遮挡的影响多集中在被遮住的组件上
  • 每块组件多一个设备
优化器和微型逆变器把每块组件当作独立的个体来处理。

旁路二极管做什么

每块组件都有旁路二极管,让电流绕过被遮挡的部分。它们能防止过热,让损失没那么严重,但被绕过的部分就不再发电了。

  1. 1
    轻度遮挡

    被遮挡的组件仍能发一点电。组串电流降到它的水平,所有组件都跟着减产。

  2. 2
    重度遮挡

    旁路二极管导通:被遮挡的部分被跳过,组串用其余部分继续工作。电压下降,但电流保持。

  3. 3
    逆变器自适应

    MPPT寻找新的最大功率点。电压降低后,组串仍须处在MPPT范围内。

三种解决办法

带旁路的组串

常见办法

没有额外成本。遮挡很少或只影响少数组件时效果不错。按屋顶坡面划分组串,可以把问题隔离开。

优化器

组件端,直流

装在每块组件背后,调节该组件的电流。组串式逆变器仍然只有一台,还能对每块组件做监控。

微型逆变器

组件端,交流

在组件处就转换成交流电。每块组件相互独立,屋顶上没有高压直流。每块组件的成本更高。

看看差别

一个由10块组件组成的组串,其中有些被遮挡。选择被遮挡的数量和遮挡使电流降低的程度,比较普通组串与组件级方案。你可以把遮挡的程度从很轻拖到很重,观察两种方案的差距如何变化。

交互演示

看看阴影对组串的影响

一串10块组件,其中一部分被遮挡。比较普通组串与组件级方案(优化器或微型逆变器)。

  1. 80%
    普通组串电流受限,或由旁路二极管绕过被遮挡的组件
  2. 88%
    优化器或微型逆变器每块组件各自发出能发的电
20%普通组串的损失
+8组件级方案多出的百分点

一块被遮挡组件的数字

10块组件的组串中有1块被遮挡时的发电损失(简化模型)

普通组串,轻度遮挡(10%)10%
组件级,轻度遮挡(10%)1%
普通组串,重度遮挡(90%)10%
组件级,重度遮挡(90%)9%

请注意,在这个简化模型里,轻度遮挡时差别非常大:一块只损失了10%电流的组件,让整个组串损失了10%。重度遮挡时旁路二极管把这块组件隔离,差别在这个例子里缩小到1个百分点(10%对9%)。

什么时候值得为组件级电子设备花钱

普通组串优化器微型逆变器
成本最低中等最高
局部遮挡损失更大损失更小损失更小
逐块监控仅到组串可以可以
屋顶上的部件只有组件每块多一个每块多一个
✓ 优点 · ◐ 视情况而定 · ✗ 需要注意

使用Editor Solar绘制系统图

下方是已载入本文示例的Editor Solar编辑器。您可以移动设备、修改标签、连接部件,并导出为PNG、SVG或PDF。所有操作都在浏览器中进行,无需付费。

有两块组件被遮挡并加装了优化器的组串:每块组件各自发出能发的电。

动手试试: 在图上标出哪些组件会被遮挡、大概在几点。再记下换个位置摆放组件能不能解决问题。

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