对于一个光伏发电系统，我们都希望它能够始终保持在最大功率点工作，这样我们的投资收益才能够实现最大化。但是一个光【guāng】伏系【xì】统的【de】工作【zuò】是十分复【fù】杂的，往往不能够【gòu】达到我【wǒ】们理想中的状态。
在光伏电站的实际运行过程中，电网【wǎng】调【diào】度要【yào】求、功率因数【shù】限制、功率限制、电压超限等【děng】诸多因【yīn】素【sù】，都会导致光伏系统【tǒng】无法在最大功率点工作。
由光伏组件的I-U曲线可【kě】以看出光伏组件的输出曲线是【shì】非线【xiàn】性的，在同样的光照条件【jiàn】下不同【tóng】的工作电【diàn】压具【jù】有不同的输出电流，这样当光伏组件【jiàn】工【gōng】作在某【mǒu】一个【gè】特点的【de】电压Ump时，它与光伏组件输出的【de】电流Imp的乘积【jī】即功率P达【dá】到最大值【zhí】，这个工【gōng】作【zuò】点就是最大功【gōng】率点。
如上电压-功率曲线图所示，曲线的最高点，就是我们始终希望光伏系统的工作点，而逆变【biàn】器【qì】寻找这个最高点的过程就【jiù】是我们【men】熟知的MPPT(最大【dà】功【gōng】率点跟踪)。只有当逆变【biàn】器追踪到了这【zhè】个点，并将它转换出【chū】来，才能得到我们想要的最【zuì】大【dà】功率【lǜ】。
对【duì】于【yú】光伏系统而【ér】言，高效运行，往往还有其他几个前【qián】提，即安全（包括人【rén】身安全和电网安全），稳定（无【wú】故【gù】障运行），连【lián】续【xù】（无非故障停机）。没【méi】有这三个前提，单【dān】纯追求高效的转换，是不【bú】科学【xué】也是【shì】不现实的。
光伏发电系【xì】统在”非最大功率点工作状【zhuàng】态【tài】“的情况，主【zhǔ】要有【yǒu】以下7种：
目前，还有很多地方，由于【yú】不同的【de】原【yuán】因，导【dǎo】致光伏发电只能自【zì】发【fā】自用，余电不允许送入电网。此时，电网公司要求光伏并网光伏系统安装“防逆流”装置。
通过【guò】CT实时监【jiān】测用【yòng】电情况【kuàng】，反馈给逆变器，一旦光伏发电不能全部【bù】被负载消【xiāo】耗【hào】掉【diào】，逆变器为【wéi】了保证“不【bú】给电网送电”，需要限【xiàn】制自身的功率输【shū】出。这种状态，是非常典型的一种“非最大功率工作状态”。
光伏发电系统【tǒng】并入电网之后【hòu】，会抬升电【diàn】网【wǎng】电压，若该地区【qū】电网消纳能力有限，或【huò】线【xiàn】路损失太大，就要【yào】面临过压【yā】降【jiàng】载【zǎi】的问题。根据NBT-32004的光伏逆变器国家标准，当电网电压在正常范围(187V~242V)时，逆变器方可正常并网运行。
但当【dāng】电网电压高于设定的【de】限值【zhí】时（设定限值要考虑安【ān】全【quán】规【guī】范，也要结【jié】合负载、相关保护器件的耐【nài】压值），为了保证【zhèng】光伏系统继续发电，而不【bú】是直接脱【tuō】网，需【xū】通过限制逆变器【qì】的【de】输出功率来【lái】达到目的，在这【zhè】种【zhǒng】状态下，逆变【biàn】器实时跟踪组件的功率【lǜ】曲线，并【bìng】选取“能够保证电压【yā】不超【chāo】限”的功率点【diǎn】来输出，进而【ér】系统将工作在【zài】“非【fēi】最【zuì】大功率点”的状态。
这种情【qíng】况【kuàng】是【shì】大家所不想看到的，也有【yǒu】一些解决方案【àn】。但【dàn】是这种状态实【shí】际上对收益仍旧是有【yǒu】保障的。
“超配比”已经【jīng】是【shì】为光伏人【rén】广泛【fàn】接受的概，这个概念指【zhǐ】的【de】是组件对比逆变器的额【é】定功率比。实【shí】际光伏系统设计“超配”可以提高我【wǒ】们的投资【zī】收【shōu】益。当然【rán】，不【bú】同光照地区，如一类、二类、三类【lèi】地【dì】区，建议【yì】的超配比也不同。
如果超配过大，则会出现下图的情况：
直流侧限载监控图
因此，结合不同地【dì】区的光照情况，合理设计“超配比”，可以避免光伏【fú】系统的“非最大功率工作【zuò】状【zhuàng】态”。
阴影遮挡对PR具有很大影响。如图中所示，绿色曲线【xiàn】是无遮挡【dǎng】、光【guāng】照正常的情【qíng】况下，组件的功【gōng】率特性曲线。红色【sè】曲线【xiàn】是在阴影【yǐng】遮挡的时候，组件【jiàn】的【de】功率特性曲线【xiàn】会出现多波峰的情况。
当逆变器遇到这种【zhǒng】情况（阴影遮挡）时【shí】，如果逆变器没有合适的“阴影扫描算【suàn】法”，使用常规的算【suàn】法【fǎ】会难以【yǐ】找【zhǎo】到最大功率点。同时，由【yóu】于具有多个波峰，波峰高【gāo】度【dù】不同，逆变器可【kě】能【néng】追到【dào】到最低【dī】的【de】那个点，系统损失相对更大【dà】。另外，尽管一些逆变【biàn】器能够【gòu】在【zài】电压范围内全局【jú】扫描追踪最大功【gōng】率点，保证光伏系统【tǒng】的输出。实际上【shàng】最【zuì】好的方案还是【shì】没有阴【yīn】影遮挡【dǎng】。
政策限载或接受电网的【de】调度，也是光伏系统【tǒng】工作在非【fēi】最【zuì】大功【gōng】率状态的【de】重【chóng】要原因。以德国政府为例，2013年在VDE-AR-N4105规范中提出，要求所有的【de】逆变器必【bì】须兼容电【diàn】网给的通讯的指令，要求【qiú】光伏【fú】电【diàn】站按照【zhào】装机容量的70%发【fā】电运行或者接受电网调【diào】度。并且【qiě】在新的【de】德国安规【guī】中可能【néng】会作为【wéi】强制要求【qiú】项，在电网发出该指令【lìng】时，逆变器会出现不工作最【zuì】大功率点的【de】情况。
同时随【suí】着能源互联网、微电网【wǎng】等局域性独立电网概念【niàn】的提【tí】出，为确【què】保整【zhěng】个【gè】系统的【de】稳定运行，光伏系统也可能频繁出现不工作【zuò】在最大功率点【diǎn】的情况。
在工商业分布式应用领域，会有一部分项目前期设计时，没有充分考虑并网点问题以及厂区现有的无功补偿条件。尽管逆【nì】变器能够【gòu】承担【dān】一定的无功补偿功【gōng】能，但【dàn】这会导致有功输出降低。
未来，光伏发电系统或许会和储能有更多的结合。当白【bái】天日【rì】光充沛【pèi】时，将光伏系统所发的电，存储于蓄电池，晚上【shàng】用【yòng】电高峰【fēng】期便【biàn】可以使【shǐ】用。但是蓄电【diàn】池的充放【fàng】电会有一些损耗。逆变器此时需要担负检测负载用电需求的重任。
光伏系统是极其复【fù】杂【zá】和多样的。表【biǎo】面上看，电网调度要【yào】求、功率因【yīn】数限制、功率限制、电压超【chāo】限【xiàn】等限制因素会【huì】影响【xiǎng】投资收【shōu】益。事【shì】实上，却是为【wéi】了保【bǎo】证电网稳定、或满足负载需求、甚至是【shì】偶尔需【xū】要通【tōng】过【guò】限功率保【bǎo】证系统正常工作的必要手段。
来源：江苏现代低碳技术研究院
