能源危機和環(huán)境污染問題日益嚴重，促使各國紛紛開發(fā)新型可再生能源。太陽能具有取之不盡用之不竭、清潔無污染、不受地域限制等優(yōu)點，大力發(fā)展和推進太陽能光伏發(fā)電技術是解決當前能源和環(huán)境危機的有效手段。
建筑集成光伏（BIPV）系統(tǒng)通過將光伏組件安裝在建筑表面，實現太陽能光伏發(fā)電與建筑的完美結合，被認為是最先進、最具發(fā)展?jié)摿Φ母呖萍季G色節(jié)能建筑。BIPV系統(tǒng)中光伏組件與建筑相結合，光伏組件不額外占用地面空間，特別適合于土地資源緊張的城市建筑；全球建筑物自身耗能約占世界總能耗的三分之一以上，采用BIPV技術，可以將建筑物從耗能型轉變?yōu)楣δ苄停瑢⒂行Ь徑獬鞘蟹磻?zhàn)與能源供應的巨大矛盾，創(chuàng)造低能耗、高舒適度的健康居住環(huán)境，實現城市建筑的可持續(xù)發(fā)展；另一方面，目前光伏組件的生產成本較高，太陽能光伏發(fā)電的成本遠遠高于常規(guī)能源，大大限制了光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展和應用，采用BIPV系統(tǒng)，將光伏組件與建筑表面材料有機結合，可以大大降低光伏發(fā)電的成本，縮短投資回報周期。
BIPV系統(tǒng)中，光伏組件的安裝首先涉及到光伏組件的安裝角度和安裝方向問題，安裝角度就是光伏組件的傾角問題，傾角的選擇直接關系到光伏組件的發(fā)電效率。同一塊電池板，選擇不同的安裝角度接收到的輻射量是不一樣的，由于各個墻面朝向的問題，不同安裝位置的光伏組件其安裝角度和方向不可能完全一致，這就決定了其發(fā)電效率、發(fā)電的瞬時功率無法保證完全一致。
BIPV系統(tǒng)中需要解決的另一個關鍵問題是陰影遮擋問題。產生陰影的原因是多種多樣的，陰影的產生有隨機的，也有系統(tǒng)的。陰影主要來自于周圍建筑物、樹木的遮擋、各個光伏組件之間的相互遮擋、云層等。光伏組件的輸出特性決定了受到局部遮擋或陰影后，其發(fā)電效率將會大大減小，從而對整個系統(tǒng)的發(fā)電量產生顯著影響。
為了使BIPV系統(tǒng)的發(fā)電效率最大化，除了在安裝時盡量做好規(guī)劃設計外，還需要采用合適的光伏發(fā)電系統(tǒng)結構。
圖1為目前BIPV系統(tǒng)中常用的電氣結構示意圖。圖1中，集中式系統(tǒng)首先根據設計的電壓和功率等級，把大量光伏組件通過串聯或并聯等方式連接起來，然后經過一個集中式逆變器將光伏陣列輸出的直流電能轉換為交流電能；串式和多串式系統(tǒng)將多個光伏組件串聯形成光伏組件串，每個串經過一個DC-DC變換器升壓后，再經逆變器輸出交流電能。上述三種系統(tǒng)中，均存在光伏組件的串聯或并聯，系統(tǒng)的最大功率點跟蹤時針對整個串進行的，因此無法保證每個組件均運行在最大功率點，也無法獲得每個光伏組件的狀態(tài)信息；另一方面，由于建筑表面各個組件的安裝方向和角度不同，各個組件的發(fā)電效率彼此各不相同，采用集中式的最大功率點跟蹤，將大大降低系統(tǒng)的發(fā)電效率；當部分組件受到遮擋時，整個系統(tǒng)的發(fā)電效率更會嚴重降低，大大降低了系統(tǒng)的能量轉換效率，甚至可能形成熱斑，導致系統(tǒng)損壞。

圖1 建筑集成光伏系統(tǒng)常用電氣結構連接圖
微逆變器技術提出將逆變器直接與單個光伏組件集成，為每個光伏組件單獨配備一個具備交直流轉換功能和最大功率點跟蹤功能的逆變器模塊，將光伏組件發(fā)出的電能直接轉換成交流電能供交流負載使用或傳輸到電網。采用微逆變器取代傳統(tǒng)的集中式逆變器具有以下優(yōu)點： (1)保證每個組件均運行在最大功率點，具有很強的抗局部陰影能力；(2)將逆變器與光伏組件集成，可以實現模塊化設計、實現即插即用和熱插拔，系統(tǒng)擴展簡單方便；(3)并網逆變器基本不獨立占用安裝空間，分布式安裝便于配置，能夠充分利用空間和適應不同安裝方向和角度的應用；(4)系統(tǒng)冗余度高、可靠性高，單個模塊失效不會對整個系統(tǒng)造成影響。因此，將微逆變器應用于BIPV系統(tǒng)可以完全適應建筑集成光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用需求，適應不同光伏組件安裝角度和方位，避免局部陰影對系統(tǒng)發(fā)電效率產生的影響，實現BIPV系統(tǒng)發(fā)電效率的最大化。采用微逆變器的建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)的結構如圖2所示。

圖2 應用微逆變器的建筑集成光伏發(fā)電系統(tǒng)結構
如圖2所示，微逆變器直接與光伏組件相連，將光伏組件發(fā)出的電能直接傳輸到電網或供本地負載使用，多個微逆變器直接并聯接入電網，各個微逆變器和光伏組件之間相互沒有任何影響，單個模塊失效也不會對整個系統(tǒng)產生影響。
將微逆變器技術與電力線載波通信技術相結合，通過電網交流母線就可以采集各個微逆變器和光伏組件的輸出功率和狀態(tài)信息，很方便的實現整個系統(tǒng)的監(jiān)控，同時不需要額外的通信線路，對系統(tǒng)連線沒有任何負擔，極大的簡化了系統(tǒng)結構。
通過上述分析，可以得出如下結論：建筑集成光伏發(fā)電系統(tǒng)是光伏發(fā)電應用極具發(fā)展?jié)摿Φ膽梅较颍鴤鹘y(tǒng)的集中式光伏發(fā)電系統(tǒng)結構無法適應建筑集成光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用需求，采用微逆變器技術可以完全適應建筑集成光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用需求，實現發(fā)電效率的最大化。