背景
传统的集中式光伏发电系统由于受到周边建筑物、云朵位置、邻近障碍物的大小等不可预见的因素，将对光伏组件阵列的功率造成难以估计的损失。因此，近年来国内外学者针对上述局部阴影产生的光伏阵列功率多峰问题进行了多种全局最大功率点(Global Maximum Power Point Tracking GMPPT)的研究探索取得了一些显著成果，但仍然无法使每个光伏组件工作在各自的最大功率点(Maximum Power Point MPP)处，没有彻底解决因局部阴影遮挡问题带来的组串整体功率的损失。
对于集中光伏发电系统，由于只有一个能量变换环节 DC- AC，控制时既要考虑跟踪光伏板最大功率点，又要保证电网输出电压的幅值相位和正弦度，控制较为复杂逆变器多路输入使用同一个MPPT ，不能识别串并联支路光伏组件的差异，会大幅度降低发电效率，因此对于光伏组件参数的离散性或太阳辐射条件的差异造成的能量损失是无能为力的。
同时，在串联连接时若电流不匹配，会造成阵列工作在某一状态下时，阵列内个别光伏组件处于反向偏置形成热斑，在并联联接时若电压不匹配，会造成组件阵列工作在某一状态下时，阵列内形成环流热斑和环流都会使串并联联接中的个别组件处于消耗功率的状态，并可能损害组件寿命,特别当光伏组件阵列无法工作在均匀的光照下，产生的失配损失就更大,组件通过接线盒中旁通二极管的连接可将工作异常的电池串旁通，部分减少电池或组件之间的电流不匹配带来的功率损失，但无法消除因组串中任意一块低电流的电池组件所带来的电流匹配问题。
目前在组件端消除失配影响的解决方案之一为使用功率优化器( 即直流到直流转化器) ，在包含多路串联并行的电池组件，每一块光伏组件连接一个具有独立最大功率点跟踪功能的功率优化器，且每个光伏组件的输出接入至功率优化器模块的输入端。
光伏优化器可根据串联电路需要，将低电流转化为高电流，最后将各功率优化器的输出端串联并接入汇流箱或逆变器。优化器监控并优化每块光伏电池板的电能，即使阵列中任意一块电池板出现失配问题时，其他电池板仍然能输出最大功率，因而能够补偿因失配问题而产生的发电量损失。它具有最大能量采集转换功能，数据采集功能和通讯功能，可快速、轻松地安装在太阳能光伏系统中，可适合在不同规模的并网光伏发电系统中应用。
光伏功率优化器的基本原理
对于传统的组串设计方案，当某一组串的其中一块组件受到阴影遮挡，如工作电流降由原来的8A降低为7.5 A，由于是串联电路，造成整串的电流降低，那么整串的功率输出由原来的2400W降低为240Wp*(1-9%)*10=2184W，降低比例9%。
当增加优化器后，被阴影遮挡的组件不再影响其他组件的发电，通过优化器内部的小变压器DC-DC控制电路来改变组件的输出电流，和其他组件的电流进行匹配(当然优化器需要监测同一路组串上其他组件的输出电流，发现不一致后才能对自身的输出电流大小的进行调节)，该组件电流7.5A提升为8A，电压由29V降低为27.18A，那么实际的功率输出为240Wp*9+240Wp*(1-9%)=2377.5W，即实际损失功率0.9%。
每块光伏组件均接入功率优化器，每块组件相对于光伏阵列来说是一个独立的整体，它的输出功率不会受到其他任何组件的影响，一直输出在当前环境条件下的最大功率值。当然组件级优化器也可以设置为实时和逆变器配套，并进行通讯，按照逆变器的最佳功率点电压进行分配。这样连接每一块组件的优化器的输出就受到逆变器的影响，在保证电流一致的情况下，按逆变器的指令进行输出，使其始终工作在效率最高的电压点上。
对于数据采集和监控，对于每一块接了光伏优化器的光伏组件的实时电压、电流、功率和直流电量均经数据采集器传输到监控服务器，参考图1通讯结构。
图1 通讯架构
