技术
理想很丰满，现实太骨感。实际上，组串中每个组件MPP不可能完全一致，如图8所示的第3个组件(PV3)由于种种原因MPP发生变化，而第1、2个组件(PV1、2)仍然可实现MPP。这种情况下如果这3个组件仍然串联构成一个组串时，组串的总电流不可能达到理想数值，也不可能继续最大功率输出。组串最大输出功率受逆变器的MPPT算法限制，既可能工作于受电流源串联物理原的影响而电流限制在PV3的小MPP电流，也可能工作于PV1、2近似最大功率点而PV3旁路二极管导通的状态(即图8所示)。
图8 组件MPP不一致情况下的组串电气特性04木桶效应导致组件失配
上一节提到，当组串中组件PV3的MPP变小时，组串最大输出功率受逆变器的MPPT算法限制，既可能工作于受电流源串联物理原的影响而电流限制在PV3的MPP，此时的直观状态是组串电压高而功率小;也可能工作于PV1、2近似最大功率点而PV3旁路二极管导通的状态，此时的直观状态是组串电压低而功率大。
为了清楚解释这个问题，先得从光伏逆变器的内部构造说起。所有类型的光伏逆变器的功率回路由组件或组串、输入开关、EMI滤波、逆变电路、交流滤波、及输出开关构成，而信号回路由交直流采样、驱动电路、LCD显示、及控制构成，如图9所示。
图9 光伏逆变器的内部构造
除了实现直流-交流功率变换和并网控制外，逆变器的关键功能之一是MPPT跟踪，其目的是通过组串电压扰动找到组串的最大功率点。具体控制策略主要使用爬山法、导纳法、神经网络等，当前产品化主要使用爬山法。这些MPPT算法可以寻找到光伏组串的最大功率点，但是无法找到每个组件的最大功率点，下面以图10中两个组件串联为例说明。
图10 两个组件串联构成的一个组串
这个组串由两个组件串联构成，两个组件分别为I、II，使用第1节的组件等效模型和数学函数关系式，两个组件MPP一致时，组串电压分别与组串功率、电流的函数曲线只有一个转折点，也就是最大功率点;但第I个组件由于种种原因MPP发生变化，而第II个组件仍然可实现MPP时，组串MPP点出现了双峰，如图11所示的A、B点。山峰太多平时看起来很壮观、很漂亮，但是一旦出现在组串上，逆变器的MPPT算法就会搞晕，既可能呆在A点、也可能留恋B点。A点的电压低而功率大，实质上是组件I的旁路二极管导通了，不然组件I将承受反向电压而发生热斑效应而挂掉，这样损失了组件I的输出功率，因为其或多或少还是有输出功率的。而B点的电压高而功率小，实质上是组串电流等于组件I电流，而组件I电流远小于组件II，这样损失了组件II的部分功率。
图11 两个组件串联构成的组串电气特性
光伏逆变器的常规MPPT算法是从组串的开路电压开始跟踪组串最大功率，因此最有可能的是可以找到B点。近年来国外有些老牌厂商也提出了MPPT的多峰算法，有可能可以找到A点，但是这种多峰算法实际中很少使用。为什么呢?只因为MPPT速度太慢，很可能由于使用这个算法而导致更多的光伏能量损失。
光伏组件MPP变小的直接原因是遮挡，也就是组件的光照强度下降。图12所示为单个电池片遮挡对组件功率影响的实验数据，如果单个电池片的遮挡面积为25%，组件功率损失为8.3%;如果电池片遮挡面积达到93.5%，组件功率损失为87.3%。这个木桶效应的影响非常大，因为组件内部存在60、或72个电池片，结果显示某个电池片被遮挡，光伏组件基本已经没有功率输出，而这个电池遮挡面积仅占整个组件的1.55%!
图12 单个电池片遮挡对组件功率的影响
图13所示为单个组件遮挡对组串功率影响的实验数据，如果单个组件的遮挡面积为25%，组串功率损失为12.21%。这个木桶效应的影响非常大，因为这个组串由20个组件串联构成，而这个组件遮挡面积仅占整个组串的1%!
图13 单个组件遮挡对组串功率的影响
