光伏直流汇流箱（以下简称 “汇流箱”）是光伏阵列与逆变器之间的关键设备，其核心功能是将多路光伏组件的直流输出汇总后传输至逆变器。汇流箱的能量损耗直接影响光伏系统的整体发电效率，据行业数据显示，汇流箱的能量损耗每增加 1%，系统年发电量将减少约 0.8%~1.2%。因此，对汇流箱的能量损耗进行精准量化分析，是提升光伏系统经济性的重要环节。
汇流效率（η）是衡量汇流箱能量转换与传输能力的核心指标，其计算公式为：
η=EinEout×100%
其中，Ein为汇流箱的输入总能量（即接入光伏组件的输出能量总和，单位：kWh），Eout为汇流箱的输出总能量（即汇总后传输至逆变器的能量，单位：kWh）。
能量损耗（Ploss）则是输入与输出能量的差值：
Ploss=Ein−Eout
汇流箱的能量损耗本质是 “电能→热能” 的转化过程，其量化分析需覆盖线路损耗、接触损耗、元器件损耗三大核心来源，并结合环境与系统特性修正。
光伏直流汇流箱的能量损耗并非单一因素导致，而是由内部线路、连接点、元器件等多环节共同作用的结果。以下针对各损耗来源的量化方法展开分析：
线路损耗是汇流箱主要的能量损耗，源于光伏组件至汇流箱、汇流箱内部汇流排及输出电缆的导体电阻，遵循焦耳 - 楞次定律：
Pline=I2R
其中，I为流过导体的电流（单位：A），R为导体电阻（单位：Ω）。
导体电阻R的基础计算公式为：
R=ρSL×(1+αΔT)
ρ：导体电阻率（铜为1.72×10−8 Ω⋅m，铝为2.83×10−8 Ω⋅m）；
L：导体长度（单位：m）；
S：导体横截面积（单位：m2）；
α：电阻温度系数（铜为0.00393/∘C，铝为0.00429/∘C）；
ΔT：导体温度与标准温度（20℃）的差值（单位：∘C）。
以某 16 路输入汇流箱为例（每路输入对应 1 块 350W 组件，工作电流约 8.5A）：
组件至汇流箱的输入电缆：采用 4mm² 铜缆，单路长度 5m，环境温度 40℃（ΔT=20∘C）。
单路电缆电阻：R1=1.72×10−8×4×10−65×(1+0.00393×20)≈0.023 Ω
单路线路损耗（峰值电流下）：P1=8.52×0.023≈1.67 W
16 路总输入线路损耗：Pin-line=16×1.67≈26.7 W
汇流箱内部汇流排：采用 30mm×3mm 紫铜排（截面积 90mm²），长度 0.5m，工作温度 50℃（ΔT=30∘C）。
汇流排电阻：R2=1.72×10−8×90×10−60.5×(1+0.00393×30)≈0.00011 Ω
汇流排总电流（16 路汇总）：I总=16×8.5=136 A
汇流排损耗：Pbus=1362×0.00011≈2.05 W
输出电缆（至逆变器）：采用 35mm² 铜缆，长度 10m，温度 40℃。
输出电缆电阻：R3=1.72×10−8×35×10−610×(1+0.00393×20)≈0.0055 Ω
输出线路损耗：Pout-line=1362×0.0055≈102.3 W
总线路损耗：Pline=26.7+2.05+102.3≈131.05 W（峰值工况下）。
接触损耗源于汇流箱内部的连接点（如接线端子、插头、熔断器接口等），其核心是接触电阻（Rc）。接触电阻通常在微欧级（μΩ），但在大电流下仍会产生损耗：
Pcontact=I2Rc
接触电阻由 “收缩电阻”（电流通过接触面微小凸点时收缩导致）和 “表面电阻”（接触面氧化、污染形成）组成。合格的连接点接触电阻应≤50μΩ（通过微欧计测量），而劣化连接点（如氧化、松动）可能升至 500μΩ 以上。
以 16 路输入汇流箱为例：
每路输入含 2 个连接点（组件插头 - 汇流箱端子、端子 - 熔断器），16 路共 32 个输入连接点，单个接触电阻按 50μΩ 计。
单路接触损耗：Pc1=8.52×(2×50×10−6)≈0.007 W
总输入接触损耗：Pin-contact=16×0.007≈0.11 W
汇流输出端含 1 个总连接点（汇流排 - 输出端子），接触电阻按 100μΩ 计（大电流下需更低接触电阻）。
输出接触损耗：Pout-contact=1362×100×10−6≈1.85 W
总接触损耗：Pcontact=0.11+1.85≈1.96 W（峰值工况下）。
若输入连接点因氧化导致接触电阻升至 500μΩ（10 倍劣化），单路接触损耗将增至 0.07W，16 路总输入接触损耗达 1.12W，总接触损耗升至 2.97W，较初始值增加 51.5%。因此，接触电阻的量化需结合定期检测（如红外热成像），避免隐性损耗激增。
汇流箱内的功能性元器件（如熔断器、防雷器、直流断路器）在工作中会产生固有损耗，其量化需结合器件规格参数：
光伏专用直流熔断器在额定电流下的压降（Uf）通常为 50~150mV，损耗功率为：
Pf=I×Uf
以 16 路汇流箱为例，采用 10A 熔断器（压降 80mV）：
单路熔断器损耗：Pf1=8.5×0.08=0.68 W
16 路总熔断器损耗：Pfuze=16×0.68=10.88 W
直流防雷器的损耗主要来自漏电流（Ileak），正常工况下漏电流≤10μA，损耗为：
Pspd=Udc×Ileak
以系统电压 1000V 为例：
Pspd=1000×10×10−6=0.01 W（可忽略不计，但老化后漏电流可能增至 mA 级，需监测）。
断路器的接触电阻通常为 10~50μΩ，损耗计算同接触电阻：
Pcb=I2Rcb
以输出断路器接触电阻 30μΩ 为例：
Pcb=1362×30×10−6≈0.55 W
总元器件损耗：Pcomp=10.88+0.01+0.55≈11.44 W（峰值工况下）。
除上述基础损耗外，环境因素与光伏系统的固有特性会导致额外损耗，需通过修正系数量化：
环境温度升高会导致导体电阻增大（前文已计入），同时加速元器件老化（如熔断器压降随温度升高而增大）。实际计算中，可引入温度修正系数KT（KT=1+0.002×ΔT，ΔT为环境温度与 25℃的差值），对总损耗进行修正。
光伏组件因阴影、老化、制造差异会产生电流不均衡，汇流箱内将出现 “环流”（即部分组件向另一部分组件反向供电），增加额外损耗。环流损耗可通过均流系数（Kbal，取值 0.9~1.0）量化：
Pcirc=Pin×(1−Kbal)
例如，16 路组件总输入功率Pin=16×350=5600 W，均流系数Kbal=0.98，则环流损耗：Pcirc=5600×(1−0.98)=112 W。
结合上述损耗来源，汇流箱的总能量损耗为各部分损耗之和（需考虑时间累积效应），进而可计算汇流效率。
光伏系统的工作电流随光照强度变化（非恒定峰值），需通过 “积分” 计算某一时间段（如 1 天）的总能量损耗：
Eloss=∫t1t2(Pline(t)+Pcontact(t)+Pcomp(t)+Pcirc(t))dt
其中，各损耗功率P(t)均为时间的函数（随光照强度对应的电流变化）。
假设某汇流箱日均有效光照时长 4 小时（峰值日照 1 小时，其余 3 小时按 50% 功率计算）：
峰值时段（1 小时）：总损耗Ploss(peak)=131.05+1.96+11.44+112=256.45 W=0.256 kW，损耗能量E1=0.256×1=0.256 kWh。
非峰值时段（3 小时）：电流降至 50%，线路 / 接触 / 元器件损耗降至 25%（P∝I2），环流损耗降至 25%（P∝I2），总损耗Ploss(non-peak)=256.45×25%=64.11 W=0.064 kW，损耗能量E2=0.064×3=0.192 kWh。
日均总损耗：Eloss=0.256+0.192=0.448 kWh。
汇流箱日均输入总能量（按组件额定功率）：Ein=5600 W×4 h=22.4 kWh。
汇流效率：η=22.422.4−0.448×100%≈98.0%。
直接测量法：通过高精度功率分析仪（如横河 WT3000）同步测量汇流箱输入总功率（各支路功率之和）与输出功率，连续记录 24 小时，计算累计能量与效率。
间接测量法：通过红外热像仪检测连接点 / 导体的温度，结合电阻 - 温度关系反推损耗；或通过元器件规格书参数与实测电流计算理论损耗。
线路损耗优化：采用高导电率材料（如无氧铜）、增大导线截面积（如输入线从 4mm² 增至 6mm²）、缩短电缆长度，可降低线路电阻 30%~50%。
接触损耗控制：采用镀金 / 镀银端子（接触电阻降低 50%）、定期清洁连接点（避免氧化）、使用力矩扳手紧固力矩（防止松动）。
元器件选型：选用低压降熔断器（压降≤50mV）、低接触电阻断路器，可减少元器件损耗 20%~30%。
均流优化：通过组串匹配（筛选电流偏差≤2% 的组件）、安装功率优化器，提升均流系数至 0.99 以上，降低环流损耗。
光伏直流汇流箱的能量损耗是线路电阻、接触电阻、元器件特性及系统不均衡性共同作用的结果，其量化分析需结合理论计算与实测数据，精准拆解各损耗占比（如线路损耗通常占 60%~70%，是优化重点）。通过汇流效率计算，可明确损耗来源，针对性采取导线升级、接触优化、元器件选型等措施，将汇流效率从 98% 提升至 99% 以上，提升光伏系统的发电量与经济性。
在实际工程中，建议每季度对汇流箱进行损耗检测与效率评估，建立损耗数据库，为系统长期运维提供数据支撑，光伏项目在全生命周期内保持高效运行。
