对于一个光伏发电系【xì】统，我们都【dōu】希望它能【néng】够始终保持在最大功率点工【gōng】作，这样【yàng】我们的【de】投资收益才能够实现最大【dà】化。但【dàn】是一【yī】个光【guāng】伏系统【tǒng】的工【gōng】作是十分复杂的，往往不能【néng】够达到我们理想中的状态。
在光伏电站的实际运行过程中，电网【wǎng】调度要求、功率因数限制、功率限制、电压超限等诸【zhū】多因素，都会【huì】导【dǎo】致【zhì】光伏系统【tǒng】无【wú】法在最【zuì】大功率点【diǎn】工作【zuò】。
明确最大功率点定义
电压-功率曲线图
电压-电流曲线图
如【rú】上电压【yā】-功【gōng】率曲线图所示【shì】，曲线的【de】最高【gāo】点，就是我们始终希望光伏【fú】系统的工作【zuò】点，而逆变【biàn】器寻找这个【gè】最高点的过【guò】程就是我【wǒ】们【men】熟知的MPPT(最大【dà】功率【lǜ】点【diǎn】跟踪)。只有当逆变器【qì】追踪到了这个点，并将它转换出来，才能得【dé】到我们想要的最大功率。
对于光伏系统而言，高效运【yùn】行，往往还有其他【tā】几个前提【tí】，即安全（包括人身【shēn】安全和电【diàn】网【wǎng】安全），稳定（无故障运【yùn】行），连续（无非故【gù】障【zhàng】停机）。没有这三个前提，单【dān】纯追求高【gāo】效【xiào】的转换，是不【bú】科学也是不【bú】现实的。
光伏发电【diàn】系统在”非最【zuì】大功率点工作状【zhuàng】态【tài】“的情况，主要有以【yǐ】下7种：
目【mù】前，还有很多地方【fāng】，由于不同的原因，导【dǎo】致光伏发电只能自发自用，余【yú】电不允许送【sòng】入【rù】电网。此时，电【diàn】网公司【sī】要求【qiú】光伏并【bìng】网【wǎng】光伏【fú】系【xì】统安装“防逆流”装置。
固德威单相机防逆流示意图
通过CT实时监【jiān】测用【yòng】电情况，反馈给逆变器【qì】，一【yī】旦光伏发电不能【néng】全【quán】部被负载消耗掉，逆变器为了保证【zhèng】“不给电网送电”，需要限制自身的【de】功率【lǜ】输出。这种状态，是【shì】非常典型的一种“非最【zuì】大功率工作状【zhuàng】态”。
光伏发【fā】电系统并入电网【wǎng】之后【hòu】，会抬升电网电压【yā】，若该【gāi】地区电网消纳【nà】能力有限，或线路【lù】损【sǔn】失【shī】太大【dà】，就要面临过压降载【zǎi】的问题。根据NBT-32004的光伏逆变器国【guó】家标准，当电网电压在正常范围(187V~242V)时，逆变器方【fāng】可正【zhèng】常【cháng】并网运【yùn】行。
但当【dāng】电网电压高【gāo】于设【shè】定的限【xiàn】值时【shí】(设定限值要考【kǎo】虑安全规【guī】范，也要【yào】结合负【fù】载、相关【guān】保护器件的【de】耐压值)，为了保证光伏系统继续发电，而不是直接脱网，需通【tōng】过限【xiàn】制逆变器【qì】的输【shū】出功率【lǜ】来达到目的，在这种【zhǒng】状态【tài】下，逆变器实时跟踪组件的功率【lǜ】曲线，并选取“能够【gòu】保证电压不超限【xiàn】”的功率点来【lái】输出，进而【ér】系统将工【gōng】作在“非最大功率点”的状态。
这种情况是【shì】大家所【suǒ】不想看到的，也【yě】有【yǒu】一些解决方案。但是这种状【zhuàng】态实际【jì】上【shàng】对收益仍旧是有保障的。
“超配【pèi】比”已【yǐ】经【jīng】是【shì】为光伏人广泛接受的概，这个概【gài】念指的是组件对比逆变【biàn】器的额【é】定功率比。实际光伏系统设计“超配【pèi】”可以提高我们的投资【zī】收【shōu】益。当然，不同光照地区，如一类、二类【lèi】、三【sān】类地区，建【jiàn】议的超配比也不【bú】同【tóng】。
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【cǐ】，结合不同地【dì】区的光照情况【kuàng】，合理设计“超【chāo】配【pèi】比”，可以避免光伏系【xì】统的“非最【zuì】大功率工【gōng】作【zuò】状态”。
阴【yīn】影遮【zhē】挡【dǎng】对PR具【jù】有【yǒu】很大影响。如图中所示【shì】，绿色曲线是无遮挡、光【guāng】照【zhào】正常的情况下，组件的功率特性曲线。红色曲线是在【zài】阴影遮挡【dǎng】的时【shí】候，组【zǔ】件的功率特性曲线会出现【xiàn】多波峰的情况。
不同时间段MPPT追踪示意图
当【dāng】逆【nì】变【biàn】器遇到这种情况（阴【yīn】影遮【zhē】挡）时【shí】，如果逆变器没有合适的“阴影扫描算法”，使用常规【guī】的算法会难以找到最大功率点【diǎn】。同时，由【yóu】于具有多个波峰，波【bō】峰高度不【bú】同，逆变器【qì】可能追到到最低的那个点，系【xì】统损【sǔn】失相对【duì】更大。另外，尽【jìn】管一些逆变器能够在电压范围内【nèi】全局扫描追踪最【zuì】大功率点，保证【zhèng】光伏系统的输【shū】出。实【shí】际【jì】上最好的方案还是没有阴【yīn】影遮挡【dǎng】。
政策限【xiàn】载或接受电网的调度，也是光伏系统工【gōng】作在非最大功率状态的重【chóng】要原因【yīn】。以德国政府为【wéi】例，2013年【nián】在VDE-AR-N4105规【guī】范中提出，要【yào】求所有的逆变器必须兼容电【diàn】网给的通讯的指令，要求【qiú】光伏电【diàn】站按照装机【jī】容量的【de】70%发电运【yùn】行或【huò】者接受【shòu】电网调【diào】度。并且在新【xīn】的【de】德国安规【guī】中可能会作为强制要求项，在电网发出该【gāi】指令【lìng】时，逆变器会出【chū】现不工作最大【dà】功【gōng】率点的【de】情况。
同时随着能源【yuán】互【hù】联网、微电网等局【jú】域【yù】性【xìng】独立电网概【gài】念的提出【chū】，为确保整个系统的稳定运行，光伏系统也【yě】可能频繁出【chū】现不工作在【zài】最【zuì】大功率点【diǎn】的情况。
在工商业分布式应用领域，会有【yǒu】一【yī】部分项目【mù】前期设计【jì】时，没有充分考虑并【bìng】网点【diǎn】问题以及【jí】厂区现有的【de】无功【gōng】补【bǔ】偿条件。尽管逆变器能够承担【dān】一定【dìng】的【de】无功补偿功能，但这会导致有功输【shū】出降低。
未来，光伏发电【diàn】系统或许会和储能【néng】有【yǒu】更多【duō】的结合。当白天日【rì】光充沛时，将光伏系统所【suǒ】发的电【diàn】，存储【chǔ】于蓄电【diàn】池，晚上用电【diàn】高峰期便可以使【shǐ】用。但是【shì】蓄电池的充放电会【huì】有一些损耗。逆变器此【cǐ】时需要担负检测负载用电【diàn】需求的重任【rèn】。
光伏系统是极其复【fù】杂【zá】和多样的。表面上看【kàn】，电网调度要求、功率因数限制、功率【lǜ】限制【zhì】、电压超限【xiàn】等限制因素会影响【xiǎng】投资收益。事实【shí】上，却是为了保证电网【wǎng】稳定、或满足负载需求、甚至是偶尔【ěr】需要【yào】通过【guò】限功率保证系统正常【cháng】工作的必要【yào】手段。
