中国光伏产业发展路线图(逆变器部分)

《中国光伏产业发展路线图》（三）集中式逆变器发展概述1、集中式逆变器简介光伏逆变器作为光伏系统的主要部件之一， 核心任务是跟踪光伏阵列的最大功率， 并将光伏组件的直流电转换成交流电馈入电网。逆变器依据单机功率的大小，可分为集中式逆变器、组串式逆变器、微型逆变器。 通常情况下单机功率大于 100kW 称为集中式逆变器。目前主流机型仍然是 500KW/630KW, 并逐步过渡到单机 1MW-2MW ，多台并联组成 1-6MW 单元。直流电压等级逐步从 1000V向 1500V 过渡。集中式逆变器通常采用 DC/AC 单级拓扑结构， 主要特点是单机功率大、 元器件数量少、稳定性好、 单位成本低， 同时便于维护， 因此可以大幅度降低电站生命周期的系统成本，包括初始投成本和后期运维成本。集中式逆变器 MPPT 数量相对较少，因此主要应用于平坦的大型地面电站、水上光伏及大型屋面电站。此类应用场合组件安装朝向一致，没有遮挡，因此 500KW/630KW 一路MPPT 完全可满足应用要求。 从仿真和实际运行效果看， 在此类平坦应用场景中集中式和组串式发电量持平。此外， 随着光伏发电渗透率不断提高， 电网接入要求不断提高， 集中式逆变器解决方案由于设备并联数量少，更稳定、快速的响应电网有功、无功调度控制。在弱电网应用时，相互之间产生谐振的风险大大降低。2、集中式逆变器技术发展现状光伏逆变器的技术发展是伴随着光伏系统技术和电力电子技术不断进步而不断成长的。在光伏发电应用的早期， 由于系统不成熟，成本高，光伏系统功率较小，组串式逆变器最先得到应用。 随着组件技术、 电力电子技术和逆变器技术的不断进步， 以及在国家政策的引导，光伏装机量不断提高。 为了进一步降低系统成本， 集中式逆变器应运而生， 逐渐发展到现在以单机 500kW-2MW ，几台并联组成 1-6MW 解决方案的的主流应用形式。近年来，集中式逆变器技术日益成熟，在大型电站中获得了广泛应用。2.1 最大转换效率超过 99% ， MPPT 效率达到 99.9% 现有的逆变器最大效率超越了 99% ，中国效率最高 A 级。 MPPT 精度在 98%~99% ，以阳光电源为代表的部分逆变器厂家 MPPT 精度已达 99.9% 。逆变器效率的提高给投资者带来了最直接的经济效益，以 100MW 电站为例，按年日照峰值小时数等于 1500h 计算，当逆变器效率提升 0.2% ， 25 年生命周期内可带来 750 万元收益提升，大约占到光伏电站逆变器总投资额的 15%~25% 。2.2 多电平技术的应用多电平技术可降低开关损耗， 提高转换效率， 减少注入电网的谐波含量， 大幅降低系统成本。集中式逆变器主要是以 2 电平和 3 电平为主，国内阳光电源的 1000V 和 1500V 集中式逆变器均采用 3 电平技术，已广泛应用于国内外光伏电站中，另外海外 PowerOne 的4 电平、 SMA 的 5 电平、 ABB 的简化 5 电平拓扑均有部分应用。 H 桥级联技术适用于输入不共地的多组件光伏系统。 随着光伏逆变器电压的持续提高， 单机功率不断增加， 模块化多电平 MMC 也将用于光伏系统中。2.3 功率器件以 IGBT 为主，少量采用 SIC 器件目前逆变器主电路采用的电力电子器件主要以 IGBT 模块为主， 属于 Si 功率半导体器件，Si 功率半导体器件较低的临界击穿场强限制了器件的最高工作电压及导通电阻，使得 IGBT模块的开关损耗难以达到理想状态， 并且 IGBT 模块禁带宽度较小及热导率较低限制了器件的最高工作温度及最大功率。 为了满足电力电子工业发展需求， 新型的半导体材料 SiC、 GaN等得到了应用。 SiC 器件禁带宽度大，工作温度高，导通电阻比 Si 的同类器件低很多，开关损耗低，热导率高适用于高频化，整个系统的体积和成本进一步减小。2.4 智能风冷为主的散热技术散热设计作为逆变器的一项核心技术， 对逆变器转换效率、 系统的发电能力都至关重要，同时逆变器的散热方式对逆变器寿命和系统可靠性影响较大。 散热方式可根据逆变器功率等级进行选择， 集中式逆变器目前仍然以风冷为主， 散热效率高， 逆变器具有更宽的工作温度范围， 适用于沙漠等高温应用场景。 国内阳光电源、 特变电工等厂家的集中式逆变器均可做到环境温度 50℃满载运行， 45℃ 1.1 倍过载。同时也有少量采用水冷方式的应用研究，散热效率高，但成本较高，后期维护不便。2.5 单机功率不断提高，最大可达 2.5MW 提高单个功率单元的容量， 是降低系统成本的有效手段， 目前在欧美等光伏应用领先的市场，容量 1MW~2.5MW 的功率单元是集中式光伏电站的主流方案，其中印度地区有部分 6MW 的集成方案已投入应用。 2014 年德国逆变器厂家 SMA 发布了单机容量 2457kVA的集中式逆变器， 2015 年阳光电源推出了 1000V 系统单机 2.5MW 的箱式逆变器解决方案、1500V 系统单机功率 3MW 的方案， 2017 年推出了 6MW 解决方案。 国内大型电站也在做这方面的尝试， 早在 2013 年国内西北电站就出现了单个功率单元 2MW 的应用案例。 单机容量增大后，运输、安装成本降低，系统箱变、通讯、高压等部件成本大幅度降低。2.6 直流电压逐步从 1000V 向 1500V 过渡集中式逆变器目前的仍然以 1000V 拓扑技术主。 随着电力电子的器件技术、 拓扑技术、绝缘技术、直流灭弧等技术的进步， 1500V 直流电压等级的逆变器已基本成熟，并在多个电站中成功应用。光伏系统电压等级的提升，可有效降低系统成本，降低系统损耗。相比 1000V 直流电压等级， 1500V 汇流箱和逆变器数量减少，安装维护工作量减少，施工成本和运维成本降低， 同时相同容量电站并网点减少， 高压线缆用量减少， 变压器数量和成本降低。 目前 1500V的逆变器、 1500V 组件、汇流箱等相关部件已满足大批量生产条件。国内 2015 年已经安装了部分示范电站， 2016~2017 年已经完成了从示范向商业化应用阶段， ，美国、印度等地区也已实现大批量安装。3、集中式逆变器技术发展趋势随着电力电子技术、 元器件等多种新技术的快速发展及与互联网技术的整合带动逆变器技术的不断进步，同时在追求更低度电成本（ LCOE）的驱动下，集中式逆变器正朝着更高效率、更高功率等级、更高直流电压、更高集成度、更智能化、电网更加友好的方向发展。另外， 随着全球可再生分布式能源的大规模应用， 逆变器结合储能技术将是保障分布式电网稳定运行和规模化应用的重要发展方向。3.1 更高效率SiC、 GAN 等新型半导体材料、高效的磁性材料、性能优异的 DSP 、新型拓扑结构的应用、 MPPT 技术改善， 促使逆变器的效率不断提高， 目前逆变器的最大效率已经达到 99% ，下一个目标是 99.5% ；中国效率已经达到 A 级，下一个目标是 A+ ， A++ 。3.2 更大功率、更高集成度、更高电压等级 、更高防护等级2.5MW 及以上更大功率等级的逆变器将广泛应用，与 1MW 方案相比， 2.5MW 的方案至少可降低成本 0.1 元 /W ，即 100MW 的电站可降低 1000 万初始投资。此外，通过电缆匹配后，可保证直流部分的损耗一致。更高集成度的逆变器及方案将得到广泛应用， 如箱式中压逆变器， 高度集成逆变器、 变压器、配电、通讯、照明、烟感等。集成度提升一方面可降低系统生命周期的成本，包括电缆成本、项目施工成本、项目管理成本、后期运维成本等，另一方面系统之间耦合性更强，更加可靠。1500V 直流系统受到越来越多的关注，相比 1000V 系统，除可以节省系统投资外，还可以进一步降低系统损耗，目前国内 1500V 系统正向 GW 级规模迈进，将是大型电站的发展的必然趋势。集中式逆变器的防护等级为一般 IP21 ，放在集装箱里后，实现了 IP54 的防护等级，以满足实际工况要求。 IP54 高防护等级主要是为了保护逆变器的核心精密器件，例如 IGBT、电子器件、 电路板等， 避免水气、 灰尘等接触到它们。 随着技术的进步和应用环境的复杂性，逆变器自身防护等级将会越来越高，如户外逆变器自身的防护可达到 IP54 ，可以脱离集装箱， 系统将更加简单， 易维护。 国内阳光电源在 2017 年的 SNEC 展会上率先发布了户外单机集中逆变器 SG1250 ，可以直接应用在户外高温、高湿、风沙、盐雾等各种恶劣环境。3.3 电网适应性更强，更加友好，更加智能随着光伏系统的规模化应用， 光伏渗透率逐年增大， 逆变器作为能量传递的纽带直接与电网连接，因此对逆变器的电网友好性要求提升到了新的高度。逆变器不仅需要自身适应电网环境的变化， 如具备低电压穿越、 零电压穿越、 高电压穿越能力， 以保证在电网出现问题时光伏系统不会大规模脱网， 造成事故扩大。 逆变器自身还应具有良好的支撑功能， 如逆变器具备更强的无功能力， 以适应电网的变化从而主动对电网进行支撑，角色由适应电网到支撑电网转变。3.4 光伏与储能技术深度融合随着光伏渗透率的提升， 光伏发电天然的随机性、 波形性， 以及通过电力电子装置并网，惯性小等特点， 使得光伏与储能深度融合成为必然， 发电侧以多能互补为平台， 通过储能实现光伏电站调峰、 平滑光伏电站输出， 提升电网稳定性， 在用电侧以智能光储微电网为平台，通过储能实现峰谷平衡， 提高光伏消纳能力， 实现精准供能。 光储深度融合取决于逆变技术与储能技术的发展， 因此基于储能用的逆变器的虚拟同步发电机技术 （ VSG ） 将会得到广泛的应用。基于储能系统的 VSG 技术可模拟发电机的惯性特点，实现电网特性与逆变器的功率控制的耦合，从而更好的适应电网和支撑电网。（四）组串式逆变器发展概述1、组串式逆变器简介光伏逆变器的技术发展是伴随着光伏系统技术和电力电子技术不断进步而不断成长的。在光伏发电应用的早期， 由于光伏系统功率较小， 成本高，组串式逆变器最先得到应用。我国最早的光伏并网案例是 2003 年应用于上海奉贤的 10kW 项目，采用的是阳光电源研制的 10kW 组串式逆变器。组串式逆变器单机功率较小，一般在 100kW 左右。阳光电源 2016 年面向全球发布了单机功率最大的 125KW 组串逆变器。直流电压从 600V 到 1500V ，并网电压包括 220V 、380V 、 480V 、 540V 800V 等多种类型，以满足不同类型的接入电压等级；拓扑结构通常采用 DC/DC 升压和 DC/AC 全桥逆变两级电力电子器件变换，但随着应用的多样化需求，目前有很多单级拓扑的组串式逆变器投入了应用；防护等级一般为 IP65 。组串式逆变器的主要特点为 MPPT 数量多。多路 MPPT 可以有效的改善光伏在复杂应用场景中出现的组件遮挡失配、 并联失配现象，提高发电量。 如在复杂的山丘电站、复杂的屋顶电站，由于地形复杂，平地很少，无法做土地平整，朝向正南的地形也有限，组串式逆变器可以在一定程度上提升发电量。2、组串式逆变器技术发展现状2.1 最大转换效率超过 99% ，中国效率超过 98.5% 随着逆变器技术的进步， 同集中式逆变器一样， 组串式逆变器的最大转换效率已经超过了 99% ，中国效率在最大可达 98.4% ，部分厂家如阳光电源、华为均达到了 98.49% 。逆变器作为能量转换的桥梁，在当前光伏系统整体效率（ PR）不高的情况下，逆变器本省的转换效率尤为重要，可为投资者带来了最直接的经济效益的提升。2.2 单机功率以 80kW 及以下为主， 1500V 系统单机功率更大，超过 100kW 2016 年国内市场中的组串式逆变器以 50-60KW 为主流产品，少量 80KW ； 2017 年随着逆变器龙头企业阳光电源推出 1000V 系统全球单机功率最大的 80kW 的组串逆变器，其在系统成本和发电量上的优势明显，受到用户广泛认可。预计 80kW 逆变器将会成为主流的产品，华为等公司也推出了 70KW 组串产品。随着光伏扶贫、分布式项目的应用增多以国家政策的引导，单机 3~36KW 的组串式逆变器发展迅速，覆盖了整个户用及分布式市场，厂家主要以阳光电源、古瑞瓦特、固德威、华为等逆变器企业为主。随着 1500V 技术的发展， 1500V 组串逆变器应运而生，在 2016 年底 -2017 年初，2016 年阳光电源面向全球发布了单机功率最大的 125KW 组串逆变器， ABB、 KACO 、正泰等厂家纷纷效仿， 均推出了 125KW 左右的组串式逆变器。 华为推出了单机 95KW 1500V组串逆变器。2.3 单个方阵 MPPT 数量增多组串式逆变器的 MPPT 路数主要和逆变器的单机功率和接入路数相关。户用市场应用的逆变器，其中 3kW 机型为单路 MPPT ，大于 3kW 的为多路 MPPT 。 10KW 的组串逆变器以多路 MPPT 为主，均按照 2~4 路组串接入 1 路 MPPT 进行设计。目前单路 MPPT 的组串式逆变器也得到了广泛应用，相对于集中式既可以提高单个方阵的 MPPT 数量，相对于多路 MPPT 的组串逆变器成本更低，逆变器采用单极变换，系统更可靠，特别适合于分布式电站应用，因此在欧美等国家受到普遍欢迎，例如阳光电源单路 MPPT 的 60KW 组串逆变器近年来一直是欧洲等国家的畅销品， 在国内村级扶贫电站等分布式应用场景也广受欢迎。2.4 散热方式多样化逆变器的散热设计， 对系统的可靠性、 设备寿命、 以及电站的发电量均起到至关重要的作用。 目前市场上组串逆变器主要有智能风冷散热和自然散热两种， 各自均有较为广泛的应用。通常情况下，单机功率小于 25kW 的逆变器可采用自然冷却，单机功率大于 25kW 的逆变器采用智能风扇散热设计效果更佳。主要是因为：（ 1）智能风冷设计具有更低的温升，实验数据表明，逆变器内部关键器件如 IGBT 温度比自然散热设计低 20 ℃以上，按照电子元器件寿命 10 度法则，器件温度每上升 10℃，寿命将缩短一半，因此智能风冷具备更长的寿命。（ 2）智能风冷设计由于散热好，具有更宽的工作温度范围，可以确保高温环境下不限电。 随着屋顶等分布式电站的兴起， 针对屋顶温度高的场景， 智能风冷散热逆变器不会出现过热降额的现象，保障项目收益；针对高海拔等恶劣环境，具备更好的运行特性。（ 3）目前风扇防护等级均可以达到 IP65 以上，国内阳光电源组串式逆变器采用的风扇防护等级达到 IP68 ，完全满足防护等级的要求，寿命满足 25 年使用要求。2.5 超配能力随着光伏电站逐渐向 II、 III 、 VI 类光照资源的中东部转移， 组件和逆变器的容量比如果按照 1： 1 设计，系统将长期处于轻载工作，间接增加了系统成本。因此逆变器的超配能力设计得到了光伏行业的高度重视， 当前除了自然散热设计的逆变器外， 智能风冷设计的逆变器均支持 1.1~1.5 倍的超配能力，充分利用逆变器的容量，增加满载运行的时间段，提高逆变器的利用率。 超配设计已成为降低光伏系统度电成本的有效手段， 目前欧美等国家光伏电站普遍按照 1.2-1.4 倍超配比进行设计，部分日本用户甚至按照 2 倍超配进行设计。3、组串式逆变器技术发展趋势自 2015 年国家推出“光伏领跑者计划”的竞价模式以来，国内光伏产业得到了快速发展。 尤其是随着领跑者项目中复杂山丘电站的增多， 组串逆变器的新产品、 新技术应用层出不穷，组串式逆变器正朝着功率等级多样化、更高效率、更高单机功率、更智能化、更高的集成度等方向发展。3.1 更高效率SiC、 GAN 等新型半导体材料、 五电平等新型拓扑结构的应用、 调制算法的创新、 MPPT技术改善，促使逆变器的效率不断提高，组串逆变器的最大效率已经达到 99% ，下一个目标是 99.5% ；中国效率已经达到 A 级，下一个目标是 A+ ， A++ 。3.2 更大单机功率，更高的电压等级增大逆变器的单机功率， 同容量的逆变器的数量更少、 电缆成本更低， 而且可以组成更大容量的功率单元，进一步节省变压器的成本。以 80kW 逆变器为例，与 50kW 逆变器相比可节省系统成本 0.1 元 /W 以上， 100MW 电站容量下，至少可以节省系统初始投资成本1000 万元以上。2016 年以前组串逆变器 60kW 以下为主流产品， 随着电力电子技术的进步和散热技术的进步，组串逆变器的单机功率呈增大趋势，其中阳光电源的 1000V 组串式逆变器达到了80kW ， 1500V 逆变器单机功率达到 125kW 。未来随着技术的进步和度电成本的驱动，组串逆变器的单机功率将会更大， 1000V 系统的组串式逆变器单机功率将超过 100kW ，1500V 系统的单机功率将超过 160kW 。3.3 型谱多样化随着光伏应用场景的多样化和分布式发电的发展， 产品的型谱将更加多样化， 以适应不同的应用要求。单相、三相电路结构并存，直流电压 600V-1500V ，多种输出电压并存如220V/380V/480/540V/690V 等， 单机功率从 3KW-160KW 相互配合以满足不同应用场景的常用需求。3.4 ，智能风扇散热技术与自然散热共存散热设计作为组串式逆变器的核心设计， 关乎逆变器的可靠性， 在中东部地区炎炎的夏季， 屋顶等场景温度高达五六十度， 逆变器面临内部功率损耗带来的热量及外部高温的烘烤，如果逆变器长期在这种温度下工作， 产品的可靠性、 稳定性和寿命将受到影响， 影响系统的发电量。当逆变器功率超过 25kW 时自然散热设计的逆变器的散热效果很难达到要求，因此未来大功率的组串逆变器将会以智能风扇散热为主， 小功率组串逆变器将会以自然散热为主。3.5 组串智能检测与精细化管理先进的智能化运维管理成为电站发展的主流趋势， 通过智能化运维管理不断提高系统运维效率， 减少系统发电量损失。 此外， 实现智能化运维管理除了需要依靠互联网大数据技术以外，关键是需要更精细、更准确的传感器技术，从组件 - 组串 - 设备 -方阵 -电站 -电网，每个环节都需要精细化、 高精度传感器进行检测， 为智能运维建立准确的数据基础。 现在部分厂商已经实现 0.5% 高精度组串智能检测与 IV 扫描功能， 未来精度会更高， 从而精确识别并定位发电异常组件，提升故障处理效率。3.6 更高集成度，与其他系统深度融合光伏组件长期暴露在高温、潮湿的环境中，很容易产生 PID 效应，影响电站发电量，致使业主收益大幅降低。为有效抑制组件 PID 衰减，必须从系统上去解决，组串式逆变器集成 PID 自主防护及修复将成为标配。 集成 PID 防护后， 可从系统层面解决系统 PID 问题，将方阵内所有组件负极电位抬升， 保证负极电位最低的组件负极电压高于地面电压， 从而彻底消除 PID 现象。对已经发生 PID 衰减的组件，在电池板负极和大地之间施加正向偏压，修复 PID 衰减组件，无需额外增加设备。跟踪系统可提升项目的收益， 应用将会越来越多， 跟踪系统本身需要电力供给和运行状态监测， 而跟踪系统电力通常来自于电站的站内供电系统， 属于单路供电。 组串式逆变器集成跟踪系统的双冗余供电和通讯， 降低系统成本和提升系统可靠性， 从而提升客户价值。 随着农光互补和渔光互补等多种发电形式的发展， 逆变器集成农业系统和渔业系统的供电、 通讯等功能，将会是一个重要的创新方向。（五）功率优化器发展概述1、功率优化器简介随着国内光伏电站可用地形越来越复杂， 组件朝向和遮挡的差异性导致系统失配越来越严重， 如何彻底解决组件间的串并联失配， 提升发电量越来越受到重视。 已有光伏电站的投入运行年限逐渐增加， 电站运维的重要性和需求量日渐升高， 开始出现组件级的监测和诊断概念； 以北美为代表的建筑物上组件关断功能的强制推行， 组件级别的快速关断功能在行业内的接受度增加。 可解决以上问题、 提升光伏系统发电效率的功率优化器产品正逐渐被光伏行业和客户所认可和重视。光伏组件功率优化器将太阳能逆变器中的最大功率追踪功能独立出来， 对组件输出进行优化和调节，可以对每一块光伏组件执行最大功率点跟踪，简称功率优化器。实际应用中， 功率优化器和光伏逆变器配合使用。 优化器安装在组件背面， 输出串联后形成组串， 多个组串并联接入光伏逆变器。 相当于在传统的光伏逆变系统增加额外的组件级MPPT 扫描， 实现每一块光伏组件的最优输出， 大幅降低阴影遮挡或组件故障导致的组件串联失配损失，在复杂光伏场景下可提升系统发电效率 5%~10% 。此外，功率优化器具备的快速关断功能， 可以关闭单个故障组件输出， 防止故障组件导致起火， 也可根据指令关闭整个方阵输出，方便检修，解决了光伏方阵的安全问题。应用场景方面， 目前功率优化器主要应用与住宅和小型商业系统中， 随着功率优化器的成本持续下降和可观的效率提升， 功率优化器将加由户用快向大型电站领域扩展。 随着住宅和商业光伏市场将蓬勃发展， 对功率优化器带来了大量的潜在市场需求， 预计功率优化器在未来五年将保持快速增长。 而国内超级领跑者计划重视新技术的应用， 也给功率优化器在大型电站的应用推广带来良好契机。2、功率优化器技术发展现状功率优化器的应用方案可分为三类：一是功率优化器 + 传统逆变器，即在传统方案基础上组件加装功率优化器， 由于在已有的光伏电站升级较为简单， 因此在存量光伏市场上具有一定的应用空间， 随着成本进一步降低， 在新建光伏电站也有一定的竞争力； 二是功率优化器 + 简化版逆变器 (移除逆变器的 MPPT 模块 )， 目前仅 SolarEdge 一家提供此类解决方案，可一定程度上降低光伏系统整体成本；三是智能组件方案，即将优化器、通信、关断功能集成在组件中，由于具有较大的成本领先，未来在增量优化器市场拥有绝对优势。由于以 Solaredge 为代表的传统功率优化器厂家在过去两年内出货量增长迅速，因此当前市场上以功率优化器 + 逆变器的解决方案为主。2.1 较高的单体功率，额定输入功率达到 375W 随着越来越多的双面双玻组件应用到光伏系统中， 单个组件的额定功率更高， 和其配套的功率优化器在允许输入的最大功率上必须满足要求。 目前国内主流厂家的功率优化器的额定直流输入功率已达到 375W 。2.2 电路拓扑功率优化器的主电路拓扑为 DC-DC 变换电路，目前常用的两种拓扑为的 Buck 电路以及 Buck-Boost 电路。从成本和效率考虑， Buck 更优。但 Buck/Boost 拓扑可以更灵活的调节电压， 匹配不同功率等级逆变器，适应住宅屋顶类复杂场合。 此外，当在单块组件遮挡或优化器单体失效以及局部组串安装等需要升压的情况下， 采用 Buck 型功率优化器会存在组串串并联失配的风险， 而对于 Buck-Boost 型功率优化器则基本无影响。 此外， 由于 Buck型拓扑优化器不具备防逆流功能， Buck-boost 型功率优化器天生具有防逆流功能，因此在需要 SVG 方案的光伏电站中是最佳选择。BUCK拓扑的逆流路径BUCK-BOOST拓扑的防逆流互顶开关2.3 更高效率，最大效率达到 99.6% 功率优化器的推出是为了消除阴影或组件故障带来的组件串联失配， 以提升光伏系统的发电效率，因此功率优化器对效率的要求成为首位。现有的功率优化器最大效率已达到99.6% ，加权效率 99% ，可有效提升系统发电量。2.4 高防护等级， IP65 为基本要求功率优化器直接安装在光伏组件背面， 工作环境较为恶劣， 因此防护等级要求较高， 应不低于 IP65 。部分技术条件更为先进的厂家如阳光电源、华为，推出了防护等级 IP68 的功率优化器。2.5 快速关断功能功率优化器的快速关断功能将纳入优化器必备功能，此功能最初主要是基于安全要求。北美 NEC2017 690.12 要求安装在建筑物上的光伏系统具有 Rapid Shutdown 功能，在触发 Rapid Shutdown 功能 30 秒之内，距离电池板 305mm 以内的任意导体之间的电压需要控制在 80V 以内。 这就要求光伏系统具备组件级别关断能力， 以提供最好的系统安全性。按照关断方式，可分为彻底关断 (输出电压电流为 0)、关断后输出小电压信号以及关断后输出较低功率三种方案。2.6 通讯监控系统功率优化器可以监测组件的电压、电流、实时功率、温度、工作状态等参数，上传至通讯后台，实时、 连续、 精准地监测组件的发电状态以及功率优化器的工作状态。同时要接收监控后台下发的关断指令， 所以通讯功能也是功率优化器所必需的。 目前常用的功率优化器通讯功能包括组件关断 （单向接收） 、 组件监测 （单向发送） 、 组件监测及关断 （双向通信） ，可采用单向 PLC、双向 PLC、对地共模 PLC、 Zigbee 、 LoRa 等通讯方式。3、功率优化器技术发展趋势随着技术的不断发展， 光伏系统在高效率、 低成本之外提出了更高的要求， 即更高集成度、更智能化，未来功率优化器也将向智能化方向发展。3.1 智能监控及运维由于光伏组件和功率优化器在整个系统中数量较多， 故障点增多， 因此对运维提出了较高的挑战，功率优化器应可实现智能化运维和监控，包括组件监测、组件诊断、自诊断，通过监控系统中的电压、电流、温度等参数，实时监控组件和优化器自身的运行状态，及时定位故障并上报。 并进一步实现组件的 I-V 扫描 (全仿真扫描、 局部组串扫描、 特定组件扫描 )，精确识别并定位发电异常组件，避免发电量损失，减少人工排查，降低运维成本。3.2 进一步提升优化器效率通过采用更高效的磁性材料、性能优异的 DSP、优化的拓扑结构，进一步提升功率优化器的最高效率和加权效率。3.3 更大单体功率，支持双面组件应用目前功率优化器最大输出功率支持 375W 。 未来组件会朝双面双玻组件发展， 组件之间光照条件的差异性会进一步加剧，对组件式 MPPT 的需求会增加。目前英利的新一代 n 型“熊猫”双面发电组件正面发电功率可超过 300 瓦，在优化后的系统安装现场，组件背面可贡献最高 30% 的正面发电量，实际发电功率超过 380 瓦，功率优化器需在额定输入功率上跟随组件发展脚步。3.4 更高集成度将功率优化器和组件集成，一体化实现组件的 MPPT 跟踪、通讯以及关断功能，可大幅降低系统成本， 因此功率优化器和组件集成的智能组件解决方案将是未来的一个发展趋势。目前已有多个组件厂家开始寻求合作开发智能组件， 如晶澳智能组件集成了功率优化器和通信功能，天合光能智能组件集成功率优化器、通信、关断功能。