本研究基于分布式最大功率跟踪的概念，提出并探索一种嵌入式光伏发电模块的一体化技术。所提方案利用并联型的电力电子开关网络替代传统光伏板接线盒中的旁路二极管，通过功率差额补偿的原理消除模块内部各个光伏电池组之间因失配现象造成的功率失衡问题，提高模块的抗扰性和运行效率；同时在模块输出侧通过最大功率控制实现恒功率的输出特性，提高基于该模块的光伏阵列电产率。研究内容从嵌入式光伏模块的拓扑演化、协同控制策略优化、数学模型建立和级联特性分析几方面依次展开，旨在寻求嵌入式电路和光伏电池板一体化的解决思路，构造高抗扰性、高效率的紧凑型、模块化光伏发电单元，力争为光伏系统的无扰发电、高效馈电、稳定消纳提供一条具有指导意义的新思路。

太阳能发电技术在实际的应用场合中，常常因为失配现象造成光伏系统的输出特性曲线呈现多个峰值，导致传统最大功率跟踪算法失效；另一方面，由于光伏组件之间串、并联的结构，现有的控制策略无法使每个光伏组件在失配条件下均工作在各自的最大功率点。上述问题广泛存在于不同功率等级的光伏系统中，严重影响系统电产率，是目前光伏发电领域亟待解决的热点和难点问题。因此，研究失配条件下光伏系统的最优功率控制策略，实现光伏组件功率的尽限输出具有重要的意义。 本项目首先从最大功率跟踪算法角度出发，对全局最大功率跟踪算法进行研究和优化。论文首先比较了现有全局最大功率跟踪算法的优劣，并提出了一种基于改进型模拟退火法的人工智能全局最大功率跟踪算法。该算法可以快速、准确地在任意失配条件下找到多峰值曲线上的全局最大功率点，同时相比较现有算法，具备了应对环境突变的自重启能力，自适应的终止条件和智能化的邻域调节机制，在追踪精度、收敛速度和算法稳定性等方面都取得了改进。 其次，为了更好地消除失配问题带来的影响，本研究从电路拓扑及控制策略的角度研究了嵌入型光伏模块。结合目前的研究成果，针对全功率控制型结构和差额功率控制型结构分别进行了深入的探讨和分析。 本研究先研究了基于全功率控制结构的光伏模块，提出了一种基于单电感-单传感器结构的光伏模块拓扑及分时控制策略。该方案仅用一组无源器件、一个电流传感器和一个控制芯片就能完全消除光伏模块内由失配问题造成的功率损失，使所有光伏子模块均能输出各自的最大功率。相比较现有的工业界方案，本结构在保证理想最大功率输出的基础上，大大减少了嵌入式全功率结构光伏模块的器件数量和控制复杂度，进一步提高了模块的可集成度。 与此同时，本研究针对全功率控制型光伏模块中变换器处理功率高、损耗大、效率低的自身固有缺陷，就差额功率控制型光伏模块进行了分析和探讨，在掌握基于该结构的嵌入式光伏模块运行机理的基础上，提出了一种多级分时自适应的最大功率跟踪控制策略，在不影响电产率的情况下，减少了模块运行所需的器件数量，降低了成本，提高了系统的集成度。 最后，本研究针对基于光伏优化模块的光伏发电系统级特性也进行了深入的分析和量化的评估，通过所搭建的能效模型可以对失配问题带来的能量损失进行预测和评估。同时针对不同的系统结构，本研究也展开了详细的讨论。

能源已经成为人类社会进步、经济发展与地球生态环境保护的瓶颈问题。光伏并网发电技术是解决世界能源危机和环境污染*可靠和行之有效的方法。蔡纪鹤著的《光伏并网发电的功率补偿控制研究/电气工程系列丛书》以一种改进结构的光伏并网发电系统为研究对象，针对光伏发电有功和无功的动态补偿控制的关键问题进行了相关研究，对基于*小二乘支持向量机（LS-SVM）的功率跟踪（MPPT）控制、基于超级电容和蓄电池的复合储能系统的有功补偿控制、基于空间电压矢量脉冲调制（SVPWM）的并网发电与无功补偿的一体化控制策略及其相关的仿真与实验研究进行了重点分析。

根据所保障的主权利义务关系之不同，差额补足主要可以分为对债务的差额补足、对分红的差额补足以及对资金归集的差额补足。

差额补足对债务的差额补足

对债务的差额补足，其所保障的是债权债务关系。由于差额补足具有意定性，因此创新的交易安排很多都是在法律法规明确规定的法律关系基础上衍生发展而来。实践中差额补足在很多情况下是对法定担保措施的借鉴与参考，尤其是对保证和债务加入的参考。之所以实践中对债务的差额补足主要参考保证和债务加入进行约定，主要是因为保证和债务加入所担保的也是债权债务关系，而且保证和债务加入主要是基于保证人及债务加入人自身的信用，这两方面与差额补足相一致。因此。对债务的差额补足主要包括类保证式差额补足及类债务加入式差额补足。

差额补足（1）类保证式差额补足

参考担保法对保证的分类，可以将类保证式差额补足分为一般差额补足与连带式差额补足。需要说明的是，此种分类仅仅是为了理解上的便利，差额补足与保证在法律性质上有根本的不同，不能直接视之为保证。经查阅相关判例，并未发现有法院的判例将差额补足直接视为保证。一旦将差额补足视为保证，可能导致需要适用担保法中诸如保证期间、先诉抗辩权等相关规定，但约定差额补足的相关协议中并未对上述事宜进行约定。相类似的，也不宜将类债务加入式差额补足视为债务加入。

①一般差额补足

某合同中关于一般差额补足的核心条款如下：“若XX公司不能履行债务时，由乙方对XX公司的债务予以补足。”

②连带式差额补足

某合同中关于连带式差额补足的核心条款如下：“甲方明确，在本协议项下提供的差额补足义务为无条件的、不可撤销的连带义务。当债务人未履行或未完全履行主合同项下的任何义务和责任时，乙方均有权直接要求甲方立即承担差额补足义务。”

差额补足义务人仅对债权人负有给付义务，债权人对差额补足义务人不负有对价给付义务，因此对债务的差额补足具有单务性。保证的无偿性体现在保证人并不自债权人取得报酬，而类保证式差额补足也不自债权人取得报酬，因此具有无偿性。保证人的保证责任相对于主债务人的履行责任而言是第二位的，此为补充性。连带责任保证实际上突破了补充性，但传统民法以一般保证为原则，以连带责任保证为例外，因此一般也将补充性作为保证的特征。而对债务的差额补足可以约定为一般差额补足，也可以约定为连带式差额补足，一般差额补足也符合补充性的特征。

差额补足（2）类债务加入式差额补足

类债务加入式差额补足的合同条款与连带式差额补足较为接近。对于二者的区别，可以参考理论上和司法判例中债务加入与连带责任保证的区别。史尚宽教授认为，债务加入与连带责任保证的区别在于，债务加入人所承担的债务，为与原债务并立的自己的债务，而保证人所担保的债务，为附属于主债务的债务。从最高院的判例来看，判断一个行为究竟是保证，还是债务加入，应根据具体情况确定。如承担人承担债务的意思表示中有较为明显的保证含义，可以认定为保证；如果没有，则应当从保护债权人利益的立法目的出发，认定为债务加入。对于类债务加入式差额补足或连带式差额补足的区别宜参照对债务加入与连带责任保证的区别加以界定。