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【gōng】率点工【gōng】作，这样【yàng】我们的投【tóu】资收益【yì】才【cái】能够实现最【zuì】大化。但【dàn】是一个光伏系统的工作【zuò】是【shì】十分【fèn】复杂的，往往【wǎng】不能够达到我们【men】理【lǐ】想中的状态。
在光伏电站的【de】实际运行【háng】过【guò】程中，电网调度要求、功率【lǜ】因数限制、功率限制、电压超限等诸多因【yīn】素，都会导致【zhì】光【guāng】伏【fú】系【xì】统【tǒng】无法在最大功率点工作。
明确最大功率点定义
电压-功率曲线图
电压-电流曲线图
如上电压-功率曲线【xiàn】图【tú】所示，曲线的最高点【diǎn】，就是我们始终希望光【guāng】伏系统【tǒng】的工作点，而逆变器寻找这个最高点的过程就【jiù】是我【wǒ】们熟知的【de】MPPT(最大功【gōng】率点跟踪)。只有当逆变器追【zhuī】踪【zōng】到了这个点，并将它转【zhuǎn】换出来，才能【néng】得到我们想要的【de】最大功率【lǜ】。
对【duì】于【yú】光【guāng】伏系统而言，高【gāo】效运行，往往【wǎng】还【hái】有其他几个【gè】前提【tí】，即安全（包【bāo】括人身安全和电网安全），稳定（无故【gù】障运行），连续【xù】（无非故障【zhàng】停机）。没有这三个前提，单纯追【zhuī】求高效的【de】转换，是不【bú】科学也是【shì】不现实的。
光【guāng】伏发电系统在”非最大功率【lǜ】点【diǎn】工作状【zhuàng】态“的情况，主要有以下7种：
目前【qián】，还【hái】有很多地方，由【yóu】于不同的原【yuán】因，导致光伏发【fā】电只能自发自用，余电不允【yǔn】许送入【rù】电【diàn】网。此时【shí】，电【diàn】网公司要求光伏并网光伏系统安装“防【fáng】逆流【liú】”装置。
固德威单相机防逆流示意图
通过CT实时监测【cè】用电情况【kuàng】，反馈给【gěi】逆变器，一旦【dàn】光伏【fú】发电不能【néng】全部被负【fù】载消耗掉，逆变器为了保证“不给电【diàn】网送电【diàn】”，需要【yào】限制自【zì】身的功率【lǜ】输出。这种状态，是非【fēi】常典型的【de】一种【zhǒng】“非最大功率工作状态”。
光伏发电系统并入电网之后，会【huì】抬升【shēng】电【diàn】网电压，若该【gāi】地区电网消纳能力有限，或【huò】线路损【sǔn】失太大，就要面临过压降载的【de】问【wèn】题。根据【jù】NBT-32004的光伏逆变器国家标准，当【dāng】电网电压在正【zhèng】常范【fàn】围(187V~242V)时【shí】，逆变器方可正【zhèng】常并网运行。
但当电网电【diàn】压高【gāo】于设定的限值时(设【shè】定限值要考【kǎo】虑【lǜ】安【ān】全规范，也要结合【hé】负载、相关保护【hù】器件【jiàn】的耐压值)，为【wéi】了保证光伏系【xì】统继续【xù】发电，而不是直接脱网，需通过限制逆【nì】变器的输【shū】出功率来达到目的，在这种状【zhuàng】态下，逆变器实时跟踪组件的功率【lǜ】曲线，并【bìng】选取“能【néng】够保证电压不超限【xiàn】”的功率点【diǎn】来【lái】输【shū】出，进【jìn】而系统将工作在【zài】“非【fēi】最大功率点”的状态【tài】。
这种情【qíng】况是大家【jiā】所不想看到的，也有【yǒu】一些解决方案【àn】。但【dàn】是这种状态实际【jì】上对收益仍【réng】旧是有保障的。
“超配【pèi】比”已经是为光伏【fú】人广【guǎng】泛接受的【de】概，这个【gè】概念指的是组【zǔ】件对比逆变器的额定功率比。实际光【guāng】伏系【xì】统设计“超配”可以提高【gāo】我【wǒ】们的投【tóu】资收【shōu】益。当【dāng】然，不【bú】同光照地区，如一【yī】类、二类、三类地区，建议的超【chāo】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【hé】不同【tóng】地【dì】区的光照情况，合理设计“超配比”，可【kě】以【yǐ】避免光伏系【xì】统的“非最大【dà】功率工作状【zhuàng】态”。
阴影遮挡【dǎng】对PR具有很大【dà】影响。如图【tú】中【zhōng】所【suǒ】示，绿色曲【qǔ】线是无遮【zhē】挡、光照正常的情【qíng】况【kuàng】下，组件【jiàn】的功率特性曲线。红色曲线是在阴影遮挡【dǎng】的时候，组件的功率【lǜ】特【tè】性曲线会【huì】出现多波峰的情况。
不同时间段MPPT追踪示意图
当逆变器遇到这种【zhǒng】情况【kuàng】（阴影【yǐng】遮挡）时，如果【guǒ】逆【nì】变器没有合适的【de】“阴影【yǐng】扫描算法”，使用常规的算法会难以找到最【zuì】大功率点。同时，由于具有多个【gè】波峰【fēng】，波峰高【gāo】度不同【tóng】，逆变【biàn】器可【kě】能追到到最低的那【nà】个点，系统损失相【xiàng】对更大。另外，尽管一【yī】些逆变器能够在电压范围内【nèi】全局扫描追踪最大功率【lǜ】点【diǎn】，保证光伏【fú】系统的输出。实【shí】际上最好的【de】方【fāng】案【àn】还是没有阴影遮挡。
政策限载或接受电网【wǎng】的调度，也是光伏系统【tǒng】工【gōng】作在非最大功【gōng】率状【zhuàng】态【tài】的重要原【yuán】因。以德【dé】国政府为【wéi】例，2013年在VDE-AR-N4105规范【fàn】中提出，要求【qiú】所有的逆变器必须兼容电网给的【de】通【tōng】讯的【de】指令，要求【qiú】光伏电站按照装机【jī】容量【liàng】的【de】70%发电【diàn】运行或者【zhě】接受【shòu】电网调度。并且【qiě】在【zài】新的德国安规中可能【néng】会作为强制要求项，在电网发出该指令时，逆变器【qì】会出现【xiàn】不【bú】工作最【zuì】大功率点的情况。
同时【shí】随着【zhe】能源互联网、微电网等局域性独立电网【wǎng】概念【niàn】的提出，为确【què】保整个系统【tǒng】的稳定【dìng】运行，光【guāng】伏系统也可能频繁出【chū】现不【bú】工作在【zài】最【zuì】大功率点的情况。
在工商业分布式【shì】应用【yòng】领【lǐng】域，会【huì】有一部分项目前期设计【jì】时，没有【yǒu】充分考虑并网点问题以及厂区【qū】现有的无功补偿【cháng】条【tiáo】件。尽管逆变【biàn】器能【néng】够承担一定的无功补偿功【gōng】能，但这会导致有功输出【chū】降低。
未来，光伏发电系统或许【xǔ】会和【hé】储能有更多的【de】结合。当白天日【rì】光【guāng】充沛【pèi】时，将光【guāng】伏系统所发的【de】电，存储于蓄【xù】电池，晚上用【yòng】电高峰期便可以【yǐ】使用。但是蓄【xù】电池的充放电会有一些损【sǔn】耗。逆变器此时【shí】需要担负检测负载【zǎi】用电需求的重任。
光伏【fú】系统是极其【qí】复杂和多样的。表面上看【kàn】，电网调度要求、功率【lǜ】因数限【xiàn】制、功率限制【zhì】、电压【yā】超【chāo】限等限制【zhì】因素会影响【xiǎng】投资收益。事【shì】实上，却【què】是【shì】为了保证电网稳定、或满足负载需求、甚至是偶尔需要通过限功【gōng】率保证系统正【zhèng】常工作的必要手段。
