小時候讀武俠，發現金庸小說主人公武功進階過程都離不開師父的悉心傳授和點撥，連駑鈍如郭靖，都在各位金牌私教的點撥之下成為赫赫有名的“北俠”，尤其是性子疏懶的洪七公也按照郭靖的特質進行了悉心傳授，最后使得丐幫幫主世傳武功“降龍十八掌”更像是為郭靖這般氣質的人所生。

光伏江湖也存在武功學習稟賦差異，有晴空萬里、陽光普照的集中式光伏，也有陰影時見、遮擋時現的分布式光伏。就像天生稟賦并不十分出色的郭靖，分布式光伏也可以在金牌私教的點撥之下，化不利為有利，將發電資源發揮到極致，取得高階效率。這一“金牌私教”就是華為數字能源開發的智能組件控制器（華為優化器）。第8期《比特與瓦特》欄目介紹了這一方案。

《比特與瓦特》是華為數字能源推出的黑科技視頻欄目。欄目名稱來自數字單位比特（Bit）能源單位瓦特（Watt）。

在光伏領域，數字化、智能化技術對能源技術進行精準管理，已經成為一大趨勢。但這些融入能源的數字技術，因為屬于新興和“高階”領域，顯得有些“高深莫測”，并不為人所熟悉。華為多年來吸納了大量ICT、電力電子等領域的科學家，他們具備對技術的深入理解和洞察，同時也在新能源項目中擔綱重要職能。每一期《比特與瓦特》，兩個擬人化小人兒“比特”和“瓦特”拜訪具有這些實戰經驗的技術專家，他們用簡潔明了的語言，結合華為大量落地實踐，科普數字能源領域更新更優的技術方案，幫助大家增加對數字能源黑科技的了解，理解行業動向背后的邏輯。

本期《比特與瓦特》邀請的是華為數字能源高級專家顧桂磊，他介紹了華為優化器方案在光伏發電中的多重價值。

多發價值

將組件稟賦和能量百分百發揮是每一個光伏電站的期待，這樣能夠將發電效率最大化。但是就像高手也有疲憊乏力時，常有一些阻礙因素影響發電。

顧桂磊介紹說：“影響光伏發電的因素很多，其中一個就是光伏組件的陰影遮擋問題，樹葉、鳥糞、污物都可能形成陰影，輸出功率就會下降，導致串聯在同一組串上的其他組件的輸出功率也被拉低。”

相信每一個光伏項目開發者都期待光伏組件時時清亮如新，日日艷陽高照，但是真實情況卻是一只鳥飛過，它造成的陰影都會短暫影響組件發電，更不用說鳥兒向組件“饋贈”糞肥了，這些將和太陽斜射之下的樹葉一起對組件發電效率帶來“陰影”。

從電量損失來看，雖然受陰影和遮擋影響的組件損失大，但損失更大的是因為木桶效應而形成的電量損失。串聯在一起的沒有受到陰影和遮擋影響的組件也將受到拖累，導致出現更大的電量損失。

在這一時刻，華為優化器就有了應用空間。華為優化器就是安裝在組件下方的DC/DC轉換裝置，以Buck電路為基礎，采用“優化器 + 雙級逆變器”架構。

它的技術原理是，通過優化器內 DC-DC 電路，改變光伏組件輸出 IV 特性曲線，使組件最佳功率點不再僅僅局限在單一一點，而變成了一個可以調節的范圍曲線。組件在這個范圍內都可以輸出最佳功率，即使每塊組件的最佳功率點不一致，卻依然可以在最佳功率點工作。

顧桂磊用更通俗的話介紹說：“當單塊光伏組件被遮擋，導致輸出功率下降時，優化器就會自動調整輸出狀態，通過智能MPPT追蹤技術，讓每塊組件工作在最大功率點上，實現發電量最大化。”

如此一來，優化器就成為每塊光伏組件的“金牌私教”，因材施教，獨立追蹤每塊光伏組件的最大功率，從而發電更多。

更重要的是，被遮擋的光伏組件被單獨隔離，這樣就不會拖累其他正常光伏組件，可大幅減小組件之間的失配，能夠保證每塊組件都工作在最大功率點上，從而帶來比傳統光伏系統更高的發電量和收益。

這些陰影和遮擋雖然分布式光伏比較常見，但是并非僅僅屋頂式光伏才有，這可以說是每一個組件都有可能因為陰影和遮擋而受影響，所以華為的優化器在每個光伏場景都有巨大的發揮空間，能夠將每一塊組件的稟賦發揮到最大值。通過給每塊組件加裝優化器，可以實現組件級優化，使每塊組件達到最優發電。

華為在南方工廠屋頂以真實環境搭建了優化器實證基地，模擬優化器在戶用系統真實運行環境的表現，通過裝配對比試驗保障產品性能。根據實測數據顯示，配置華為智能組件控制器后，光伏系統發電量提升了5%-30%。

甚至沒有任何陰影和遮擋的光伏組件，都可以因為優化器的因材施教作用，將稟賦開發到極致，產生電量更多。據實測數據推測，在無遮擋場景下全生命周期可提高發電量 5.5%。

這是因為組串失配導致木桶效應出現，并不僅僅是因為遮擋和陰影，制造公差、組串老化衰減等原因都可能導致失配，輸出功率及輸出電流偏低，從而整個組串發電量偏低。但是，輸出電流偏低的光伏組件，經優化器后輸出電流抬升，就能夠實現整個組串的統一高工作電流，提升整體發電量。

多裝價值

良好的光照和氣候條件、附近無遮擋等因素是設計分布式光伏系統的首要考量。但是隨著度電成本進一步降低，分布式光伏的普及程度也大大提升，優質屋頂資源已經越來越稀缺。

一般情況下，各類場景存在的遮擋比例如下：

將原來因為陰影和遮擋比較多從而顯得不那么優質的屋頂資源利用起來，從“多裝”角度發力，成為光伏項目開發的一條新路徑。面對有遮擋或者多朝向屋頂的光伏安裝需求，如何更優更省的完成有遮擋場景光伏系統高質量設計逐漸成為業內普遍難題。

華為優化器，也能夠在這一價值路徑中發現其用武之地。

華為經過對大量屋頂資源經過研判后發現，之所以屋頂資源無法物盡其用，跟傳統組串鋪設方案有一定缺陷有關。

?  分布式屋頂遮擋情況多，為避開遮擋，可鋪設組件空間面積少，屋頂資源利用率低；

?  部分組件出現陰影遮擋情況時，會影響整個組串發電量；

?  同一組串內的組件需保證朝向、傾角一致，否則會產生組串串聯失配，導致整個組串發電量降低；

?  部分屋頂由于面積較小，可安裝組件的數量無法滿足逆變器接入的最低電壓要求，導致無法進行安裝，造成資源浪費。

通過優化器解決方案可完全避免上述問題。優化器內電路可單獨對每塊組件的電流和電壓進行調節，使組件之間發電互不影響。因此，在復雜場景下，即使輸出電流不一致的組件也可連接到同一組串內，避免串聯失配影響，提高系統直流容量，增加整體發電量。在施工設計中，可將不同朝向，傾角的組件均連接至同一組串內，實現靈活設計，最大化利用屋頂面積。

采用優化器的組件鋪設方案能打破傳統組件鋪設規則，充分利用屋頂面積，將這些本來不那么優秀的屋頂資源變得“優秀”，在有限空間實現更高裝機容量。

例如華為為某教學樓組件進行分布式光伏排布設計：

如果按照傳統規則設計的方案（黑色部分），總容量 125.28kW，而采用華為優化器就可以充分實現多裝（紅色部分），使得系統容量達到 157.68kW，提升了 25.9%。

因為能夠充分利用有限屋頂資源，這就極大地拓展了分布式光伏的市場深度與廣度。無論是戶用房頂上有煙囪、基站天線、樹木所帶來的陰影，還是廠房屋頂受到廣告牌、梯間、高樓等影響，華為優化器方案之下，光伏組件不挑屋頂，可將最大量的光伏組件鋪設量安排上。根據測算，光伏裝機容量平均可多裝 30% 以上。

光伏發電的主要收益來源于系統發電量，隨著裝機容量增多，電量多發也非常富有成效。據南方一座別墅的實測數據顯示，使用優化器，每年能夠多發7740度電。

更重要的是，在多裝組件的基礎之上，能夠降低項目前期開發、勘察成本，同時攤薄施工和設備材料費用，最終降低單瓦建設成本，使得“多裝價值”充分發揮。

運維價值

在金庸小說中可以看到，武功的價值可以隨著使用者的不同顯示出多樣化的價值，張三豐用來修身養性的太極功夫，傳授給張無忌之后，在其強大內力加持之下，太極功夫也具有凌厲渾厚的攻擊價值。華為優化器通過對每一塊組件的精心管理，已經能夠將其組件和屋頂資源的稟賦發揮幾乎窮盡，但其價值還不止于此，除了多發價值和多裝價值，還具備運維價值和安全價值。

相較于地面電站，分布式電站的體量小、布局散、數量多、人員少等特點明顯，尤其是分布在屋頂、農業大棚、魚塘等不太容易進行維護的設施建筑上，這些都給后期的運維管理帶來了不少困難。

如何才能使分布式電站運維管理更專業、更高效、更安全、更透明？華為優化器的功能就能解決！

配置優化器的光伏系統從傳統的組串級監控升級為組件級管理。通過華為優化器，可實時監控每塊組件的運行數據，通過顯示界面直觀顯示組件物理位置，優化器輸入電壓電流，輸出功率，運行狀態等信息，這些數據信息可通過網管、APP等方式訪問電站來查看，支持查看實時數據和歷史數據。

在優越的數據監控基礎上，華為優化器具備超級優秀的故障診斷技術。電站視圖中組件的排布與實際環境呼應，準確地體現設備真實環境中安裝位置信息。因為設備數據實時上傳，狀態實時反饋，就能夠幫助用戶精準定位問題點以及故障設備物理位置，實現精準管理。

以10kW系統為例，若某塊組件發生故障，傳統方案通常需要3個小時來定位故障組件。華為優化器方案可在電站視圖中看到故障組件運行狀態指示為紅，0秒精確識別故障組件物理位置，免上站排查時間。

光伏系統中，一旦優化器之間或優化器和逆變器之間存在接線斷開，都可以通過網管或APP的監控界面準確顯示斷開位置，減少故障排查時間。這也促使電站的運維效率大幅提升。

除此之外，華為優化器還可以幫助減少上站時間以及頻次。傳統光伏電站巡檢在一季度內需要2-3次，而運用優化器方案，一季度只需巡檢1次，這也有效降低了電站運維成本。實測數據顯示，遠程監控可減少進場運維次數，降低項目后期運維成本 15-25%。

安全價值

光伏組件的安全性已經受到全世界的關注，澳大利亞清潔能源監管機構（Clean Energy Regulator，CER）公布的統計報告中將光伏組件視為一個“嚴重的國家安全問題”。

光伏存在安全的隱患除了安裝、鋪設標準執行不到位等人為因素，與其技術原理也有一定關系。光伏組件在光照下產生的是直流電，即使在未接通電路情況下依然存在電壓，對人員安全構成嚴重風險。

無論從前期的建設，到后期的運維，甚至事故發生期間的救險，直流高壓始終是光伏應用的重要安全隱患之一，一旦發生火災，消防員不能采用常規滅火方式，無法及時搶救，威脅財產安全。

在屋頂光伏項目中，直流側光伏板電壓通常可達到600V至1000V，給施工運維人員及業主帶來潛在風險。當出現緊急狀況時，如火災等事故，由于光伏陣列攜帶高壓，救援人員無法到屋頂進行救災。此外，由于屋頂高壓帶電，因此無法通過普通方式用水進行滅火，極大增加了救援難度，只能等待光伏板燒毀后再進行滅火，影響救援過程，造成了更多人身財產損失。

這個時候華為優化器一出手就能夠解決大問題！

華為優化器具備組件級快速關斷功能。當出現緊急狀況時，可采用電網斷電、操作急停開關，或手動斷開直流開關來啟動快速關斷功能，通過優化器快速將組串電壓降低到安全電壓以內，從而避免安全事故。

光伏發電是新能源電力的重要來源之一，華為站在科學和產業的交叉點上，為光伏發電技術提供了更多更優質的方案，其優化器作為盡職盡責的“金牌私教”不僅能夠幫助不同資源稟賦的組件、電站實現多裝多發，也能夠通過簡化運維、精準診斷、快速關斷等價值實現，讓電站發電更加順滑有力，每一塊組件、每一處電站獲得更高發電成就。