技术
木桶效应是光伏电池串联必须导致的结果，但是从经济性考虑，组件串联提高直流电压后才可降低电缆、逆变器等造价。
当然创新是无止境的，国外也有厂商把晶硅组件采用了类似碲化镉薄膜组件技术，把组件内部的电池片做成矩阵式结构，如图14所示。但是这种电池片矩阵式结构虽然消除了电池片级的木桶效应，但是并没有改变组件串联构成组串的悲催现实，这样光伏组串仍然存在木桶效应而导致组件失配的能量损失。除非把组件串联改成并联结构，这样直流母线电压将会很低，可以完全消除传统光伏系统的木桶效应问题，但会导致电缆、逆变器的损耗增大、造价增加。在这里呼吁一下愿意制造这种矩阵式电池片的组件厂，茂硕电气配合研发低压逆变器，我们在深圳等您。
另外，SNEC2017上看到有的组件厂推出了半片技术，有的也推出了每个电池片反向并联旁路二极管技术，半片技术、更多旁路二极管在一定程度上可以减轻木桶效应，只是要评估价格的增加幅度。
图14 矩阵式电池片结构的组件并联系统
05导致木桶效应的根本原因
导致木桶效应的根本原因基本上可以分为两类：
一个是因为组件本身原因
另一个是使用组件的外部环境
一般人比较关注光伏组件的衰减和老化及制造过程的离散性，比如很多组件厂承诺头两年衰减不超过2%，10年内不超过10%，25年不超过20%。但是据统计，头两年衰减在2%以内的光伏组件基本很少。
另外，标称功率偏差也是光伏组件的一个重要参数，一般±3%以内是可以接受的，当然大厂做得更好也更有担当，只有正偏差而没负偏差。这个参数也说明，虽然组件的标称参数相同，但实际上输出功率曲线却有差异。但是更重要的是，每个电池片、组件的衰减速度、老化程度及功率偏差不可能完全相同，因此这样的电池片串联构成组件、这样的组件串联构成组串必然存在木桶效应。比如，60个电池片串联时，其中某个电池片提前老化了，那么就会造成整个组件的功率失配损失;20个组件串联时，其中某个组件功率是负偏差，虽然其他组件功率都是正偏差，这样也会造成整个组串的功率失配损失。
与组件本身原因相比较，使用组件的外部环境更加复杂，并且更容易导致木桶效应，而光伏电池串联系统容易发生木桶效应，其直接原因是组件内部每个电池片、或组串内部每个组件的光照不均匀导致的输出功率不相同。如图15所示，存在太多的外部环境容易使电池片、或组件之间的光照不均匀，比如屋顶发电的女儿墙对电池片、组件的部分遮挡;地面电站前后排组串的阴影;光伏组件表面的灰尘、积雪、脏污不一致;地面电站组件旁边的杂草;光伏组件的倾角不一致;组件老化不均匀;同一处光伏电站所使用的组件温度还有可能不一样;当然天上的朵朵白云也导致组件光照不一致。
图15 导致木桶效应的外部环境
因此，导致木桶效应的部分原因是可以解决的，比如阴影、杂草遮挡等，甚至现在组件出厂时还可以分级筛选，把性能相近的组件归到同一组串，但是这种措施没考虑到几年后组件的不均匀老化问题。但是，更多导致木桶效应的原因却难以解决，比如人们还控制不了云彩，也不可能让灰尘和积雪完全一致，更关键的是无法达到相同的组件衰减率。
06总结
为什么一再旗帜鲜明地不看好当前1500Vdc光伏系统呢，原因是没改变组件内部的电池片串联结构，主要是1500Vdc组串中组件串联的数量更多了，进一步提高了木桶效应出现的机率，并且组串MPP点出现山峰更多，从而木桶效应变得更加严重。
汇总全文内容，其实归根结底就是以下几句话：
1)、光伏组件由多个电池片串联构成，组件内部存在木桶效应;
2)、光伏组串由多个组件串联构成，组串内部存在木桶效应;
3)、造成光伏木桶效的根因部分容易处理，而更多的外部因素无法解决;
4)、矩阵化电池片的组件并联技术可消除木桶效应，但需评估效率和成本;
5)、电池半片、更多旁路二极管可减轻木桶效应，但需评估成本和工艺;
木桶效应所导致的组件失配会造成发电收益降低，并且降低的幅度高达18~24%。本来组件的光电转换效率已经够低了，就这么低的直流电力还不能实现全部的并网发电，即使逆变器转换效率高达98、99%也是枉然。
从根本上说，木桶效应的本质是低的组件利用率，而组件利用率既不是组件厂的技术范畴，传统逆变器公司也是无能为力，可以说还是一个空白区。为了提高组件利用率、消除木桶效率，优化器、微逆是其中切实可行的改进措施，并且这个是咱们电力电子人可以做的事情，也是本系列后续重点讨论的内容。
