實現智能太陽能管理的微型逆變器應運而生

    目前，大多數太陽能逆變器只能從太陽能電池板的某個最佳位置對電池板的整體效率進行優化。這種優化方法嚴重制約了太陽能發電系統的效率。美國國家半導體SolarMagic技術將為太陽能光伏系統帶來革新。該技術能夠智能管理太陽能光伏（PV）電池板電量，從而使太陽能管理更智能，更高效。

    傳統能源消耗導致的環境污染正在使全球氣候急劇變化。反過來，氣候的變化又間接導致人類對能源需求的大幅上升。為了解決能源短缺問題，全球的目光都投向對世界經濟越來越重要的再生能源上，希望能藉此解除能源危機。通過太陽能光伏技術將太陽輻射轉換成電能是現在市面上最有效也是最具發展潛力的可再生能源技術。德國、西班牙等國家均推出了鼓勵政策引導投資者積極開發太陽能發電技術。

    目前，太陽能發電量在全球能源總產量中的比例還不足1%。太陽能光伏技術的進步不僅可以大幅提升太陽能發電效率，而且還能顯著降低發電成本，為今后太陽能的發展開辟了光明大道。隨著新型太陽能發電設備和技術不斷上市，2009年將會是太陽能發展史上重要的一年。其中，比較引人矚目的新技術是微型電源優化器(micro-optmizer)。例如美國國家半導體新推出的SolarMagic產品能夠使太陽能電源管理更加智能化。

    現在，普通太陽能光伏系統都是由許多緊密相連的太陽能電池板組成。這些電池板先分組串聯，再將不同的串聯電池組并聯起來形成電池陣列。由太陽能電池板陣列產生的直流電會流到位于電池板側旁的逆變器。逆變器有兩個基本功能：一方面是為完成DC/AC轉換的電流連接到電網，另一方面是找出最佳的操作點以優化太陽能光伏系統的效率。對于特定的太陽光輻射、溫度及電池類型，太陽能光伏系統都相應有唯一的最佳電壓及電流，從而使光伏系統產生最大的能量。如果光伏系統在非最佳電壓及電流水平下運行，系統的效率就非常低，白白浪費采集太陽能的良機。

    如上所述，在光伏系統中，太陽能電池板是由多個串聯組并聯后形成的。就像節日燈飾一樣，假如串聯中的任何某個電池發生故障，就會導致整個電池組失效。此外，當有局部陰影或碎礫等遮蔽光伏系統時，這種情況也會發生。

    為了解決上述問題，目前太陽能電池板都集成了旁路二極管，從而使電流可以繞過被遮蔽的失效電池板部份。啟動二極管后，它們可將電流重新路由，即改道繞過失效電池串上。這樣一來，不僅浪費了受遮蔽電池板的供電潛能，而且會降低整個電池組的總電壓。基于選取電池板最佳操作點的原則，逆變器必須決定是應該優化受影響電池串的電壓，還是應該優化其他沒受影響電池組所產生的能量。在大多數的情況下，逆變器都會選擇優化沒有影響的電池組，并相應地降低受影響電池組所產生的能量，甚至是完全關閉受影響電池組。

    所導致的結果是，太陽能光伏系統只要出現10%的遮蔽，便會使太陽能發電量下降一半。產生這一現象的原因主要是現行的光伏系統并不能與極度敏感的太陽能電池架構相匹配。毫無疑問，30年后太陽能將成為主要能源之一。因此，我們需要采用更高智能的技術和產品來開發太陽能。

    在過去的幾年里，美國國家半導體實驗室的研究人員一直在積極研究太陽能發電系統的效率問題。一個解決方案就是所謂的“微型逆變器”，即在每塊電池板上都加裝逆變器。可是，影響光伏系統的關鍵因素是可靠性、成本和效率。微型逆變器并不能全面地平衡這幾個關鍵因素。實際上，逆變器在現行的光伏系統中是可靠性最低的組件，它們一般只能使用5到10年，而電池板則可保證使用25年。過去，太陽能電池板被定為無源電子組件，主要原因是太陽能電池板沒有包含任何具備智能及可靠的有源電子組件。但這種情況現在已經發生變化。

    此外，當考慮到成本和效率因素時，更沒必要為每塊電池板都加裝電網接口。實際上，現行光伏系統迫切需要優化功能。而這個功能可通過若干個可靠及精密的集成電路來實現。憑借50年的集成電路開發和銷售經驗，美國國家半導體將微型優化器的專業知識帶到太陽能領域。

    先進的微型優化器技術可大幅改善太陽能發電工業的成本效益和產能。由于具備在太陽能發電的深厚知識、經驗以及可靠的核心技術，美國國家半導體的SolarMagic技術可監察并優化每塊電池板的發電量，并改善電池板中的電流流向。SolarMagic體現了美國國家半導體在混合信號和電源管理的先進算法領域的領先。通過采用SolarMagic技術，太陽能發電系統可挽回50%以上因輸電失配或陰影遮蔽而損失的發電量。微型優化器將智能地管理每塊電池板，讓它們可以最佳的功率點去運行，即使串聯電池組內有個別電池板發生故障也不會影響系統的整體效率。

    SolarMagic技術將不僅會對市面上的太陽能發電系統以及正在研發中的太陽能發電系統產生影響，而且還將影響到整個太陽能發電市場。解決太陽能發電系統局部遮蔽的問題將促使更多人在屋頂上安裝太陽能發電設備。如此一來，不僅更多地房屋能夠安裝太陽能發電系統，而且化解了不少安裝方面的難題。美國國家半導體定于2009年推出的全新微型優化器將推動太陽能光伏技術的發展，在再生能源方面扮演舉足輕重的角色。■