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【gè】光伏系统的工作是十分复杂的【de】，往往【wǎng】不能够达到我【wǒ】们【men】理想中【zhōng】的状【zhuàng】态。
在光伏电站的【de】实际运行过程中【zhōng】，电【diàn】网调度要求、功率因【yīn】数限制【zhì】、功率限制、电压超限【xiàn】等诸多因【yīn】素，都【dōu】会导致光伏系统无法在【zài】最大功【gōng】率点工【gōng】作。
由光伏组件的【de】I-U曲线可以【yǐ】看出光【guāng】伏组件的【de】输出曲线【xiàn】是非线性的，在同样的【de】光照条件下不同的工【gōng】作电压具有不【bú】同【tóng】的输出电【diàn】流，这【zhè】样当光伏组【zǔ】件工作【zuò】在某一个特【tè】点的电压【yā】Ump时，它与光伏【fú】组件输出的电流【liú】Imp的乘积即功【gōng】率P达【dá】到最大【dà】值，这个工作点就是最大功率点。
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，而逆变器寻找这个【gè】最高点的【de】过程就是我们熟知【zhī】的MPPT(最大功率点跟【gēn】踪)。只有当【dāng】逆【nì】变器追踪到【dào】了这个点，并将它转换出来，才能得【dé】到我【wǒ】们想要的最大【dà】功率【lǜ】。
对于光伏系统【tǒng】而言，高效【xiào】运行，往往还【hái】有其他几【jǐ】个【gè】前提，即安全【quán】（包括人身安全和电网安全），稳定（无故障运行），连续（无非故障停机）。没【méi】有这【zhè】三个前提，单纯追求高效【xiào】的转换，是不【bú】科学【xué】也是不现实的。
光【guāng】伏发【fā】电系统在”非最大功【gōng】率点工【gōng】作状态“的情况，主要有以下7种：
目前，还有很多地方，由于不【bú】同【tóng】的原【yuán】因，导致光伏发电只能自发自用【yòng】，余电【diàn】不允许送【sòng】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CT实【shí】时【shí】监测【cè】用【yòng】电情况【kuàng】，反馈给逆变器，一旦光【guāng】伏发【fā】电不能全部【bù】被负载消耗掉【diào】，逆变器为【wéi】了保证“不给电网送电”，需要限制【zhì】自身的【de】功率输出。这种状态，是非常典型的一种“非最大功率工作状态”。
光【guāng】伏发电系【xì】统并入电网之后，会抬升电网【wǎng】电【diàn】压，若该地区电【diàn】网【wǎng】消【xiāo】纳能力【lì】有限，或线路损失太大，就要面临过【guò】压降载的问题。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。
但当电网电压高于设定【dìng】的限值时（设定限值【zhí】要【yào】考虑安全【quán】规范，也要结合【hé】负载、相关保护器件的耐压值），为了保证光伏【fú】系统继续发电，而不是【shì】直接脱【tuō】网【wǎng】，需通过限制逆【nì】变器【qì】的【de】输出功率来达到目的，在这种状【zhuàng】态下【xià】，逆变器实时跟踪【zōng】组件的功率曲线，并选取【qǔ】“能够保证电压【yā】不超限”的【de】功率点来输出【chū】，进而系统将工作在【zài】“非【fēi】最大功率【lǜ】点”的状态。
这种情【qíng】况是大家所【suǒ】不【bú】想看到的，也有一些解决方案。但【dàn】是【shì】这种状【zhuàng】态实际上对收益【yì】仍旧是有保障的。
“超配【pèi】比【bǐ】”已经是为【wéi】光伏人广泛接受的概，这个概念【niàn】指的【de】是组件对比逆变器【qì】的【de】额定功率比。实【shí】际光伏系统【tǒng】设计“超配”可以提高我们的投资【zī】收【shōu】益【yì】。当然，不同光照地区，如一【yī】类、二类、三类地区，建【jiàn】议的超配比也【yě】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【de】光照情【qíng】况，合理设【shè】计“超配比”，可以避【bì】免光伏【fú】系统的【de】“非最大功率工作状态”。
阴影遮挡对PR具有很大影响。如图【tú】中所示，绿色曲线【xiàn】是【shì】无遮挡、光照正常【cháng】的【de】情况下，组【zǔ】件的功率特性曲线。红色【sè】曲【qǔ】线是在阴影遮挡的时候【hòu】，组件的功率特性曲【qǔ】线【xiàn】会出现多波峰的情况。
当逆变器遇到【dào】这种情况（阴影遮挡）时，如果逆变器没【méi】有合适的“阴影扫描【miáo】算法”，使用常规的算法会难以【yǐ】找到最大功率点。同【tóng】时，由于具【jù】有多个波峰，波【bō】峰高度不同，逆变器【qì】可能追到到【dào】最低的那个【gè】点，系统【tǒng】损失相对【duì】更大。另【lìng】外，尽管一【yī】些逆【nì】变器能【néng】够在【zài】电压范围【wéi】内全局扫描追踪最大【dà】功率点，保证【zhèng】光【guāng】伏系统【tǒng】的【de】输出【chū】。实【shí】际上最【zuì】好【hǎo】的方案还是没有阴影遮挡。
政策限载或接【jiē】受电网的调度，也【yě】是光伏系【xì】统工【gōng】作在非最大【dà】功率状态【tài】的重要【yào】原因。以德国政府为例，2013年在VDE-AR-N4105规范中提出，要【yào】求所有的逆变器必须兼【jiān】容电网给的通讯【xùn】的指令【lìng】，要求光【guāng】伏电【diàn】站按照装机【jī】容量的【de】70%发电运行或者接受电【diàn】网调度。并且在新的德国安规中可能【néng】会作为【wéi】强制要【yào】求【qiú】项，在电网发出【chū】该指令时，逆变器会出【chū】现不工作【zuò】最大功率点的情【qíng】况【kuàng】。
同【tóng】时随着能源互联网、微电网等局域性【xìng】独立电网【wǎng】概念【niàn】的提出，为确保【bǎo】整【zhěng】个系统的稳定运行，光伏系统也【yě】可能频繁【fán】出现【xiàn】不工作在最大功【gōng】率点【diǎn】的情【qíng】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【jìn】管逆【nì】变器【qì】能够承担一定【dìng】的无功补偿功能，但这会【huì】导致【zhì】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【dāng】白天【tiān】日光充【chōng】沛时，将光伏系统所发【fā】的电，存储于蓄电池，晚上用电高峰期便可以【yǐ】使用【yòng】。但是蓄电池【chí】的充放电会有【yǒu】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【fú】系统是【shì】极其复杂【zá】和多样【yàng】的。表面上看，电网【wǎng】调度【dù】要求、功率因数限制【zhì】、功率限制、电压超限等限制因素【sù】会影响投资【zī】收益。事实【shí】上，却是为【wéi】了保证电网稳定、或满足负载需求【qiú】、甚【shèn】至【zhì】是偶尔需【xū】要通过限【xiàn】功率保证系统正常工作【zuò】的必【bì】要手【shǒu】段。
来源：江苏现代低碳技术研究院
