電源優(yōu)化解決太陽能光伏的技術(shù)窘境

在新能源領(lǐng)域, 太陽能光伏(PV) 市場以30%以上的年增長率在過去10年不斷吸引了眾多投資者。事實(shí)上, 開發(fā)太陽能光伏的基本技術(shù)早在50年前便已面世，但一直未獲得很大進(jìn)展。正因如此，目前市場上的光伏模塊及逆變器技術(shù)似乎在成本效益及回報(bào)上還沒有達(dá)到用戶的要求，未被廣泛使用, 還需依靠政府補(bǔ)貼。但自從業(yè)界引進(jìn)DC/DC電源優(yōu)化器以及DC/AC微逆變器等分布式技術(shù)后，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)便開始了新一輪技術(shù)變革。

太陽能光伏技術(shù)的窘境

太陽能光伏系統(tǒng)及集成電路大約都在50年前開始發(fā)展。期間，集成電路在工藝和專利技術(shù)方面不斷有新的突破，成本也在大幅下降；而太陽能技術(shù)僅在效率及穩(wěn)定性方面有所改進(jìn)。太陽能發(fā)電廠仍然由太陽能光伏模塊陣列組成，這些光伏模塊將陽光轉(zhuǎn)化為直流電能，并由集中式逆變器將直流電轉(zhuǎn)為交流電，然后輸往電網(wǎng)。

圖1 采用集中式MPPT技術(shù)的并網(wǎng)太陽能光伏系統(tǒng)

整個業(yè)界雖然一直致力于提高發(fā)電量，但這方面的技術(shù)研發(fā)工作卻一直以提高太陽能電池的效率為主，或集中開發(fā)有助于提高發(fā)電量的先進(jìn)生產(chǎn)工藝。但若要將太陽能的發(fā)電成本降低至與傳統(tǒng)電網(wǎng)相當(dāng)?shù)乃?，上述研發(fā)方向預(yù)計(jì)不會取得理想成果，因?yàn)槠渲猩婕暗某杀就芨撸瘦^低。例如，晶體硅光伏模塊雖然在效率方面有一定幅度的提升(每年約0.5%)，但其它方面的性能基本上與20年前無異。

過去10年來，薄膜光伏模塊的單位發(fā)電成本雖然有明顯下跌，但目前尚未證明這種技術(shù)具有長期的穩(wěn)定性。與此同時，由于美國政府為光伏太陽能用戶提供了可觀的補(bǔ)貼，因此，10年來太陽能系統(tǒng)的市場滲透率大幅飆升，新建系統(tǒng)的總發(fā)電量高達(dá)10GW以上。2010年新安裝的太陽能光伏系統(tǒng)的總發(fā)電量高達(dá)15至17GW。部分國家如德國，更長期為太陽能用戶提供高額的政府電力回購制度(Feed-in Tariff, FIT)，極大地拉動了太陽能光伏的市場需求。太陽能光伏產(chǎn)業(yè)面對的挑戰(zhàn)是如何深入了解現(xiàn)有太陽能系統(tǒng)的實(shí)際市場環(huán)境以及相關(guān)的技術(shù)問題，以確保一旦政府停止提供補(bǔ)貼，這個市場仍然可以繼續(xù)高速發(fā)展。

陰影及失配問題

陰影及失配問題已令多家知名公司以及新興公司研發(fā)解決上述問題的新技術(shù)。太陽能光伏陣列中，一個模