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【科普】光伏逆变器的分类

日期:2018-1-29    访问:1526 次

  光伏逆变器是干什么用的?

  爱迪生和特斯拉世纪大战的结果,决定了这个世界是交流电的世界。除了极其少数的直流系统,光伏系统的电力传输部分和应用端部分都是交流的。作为从光伏直流电转化为交流电(DC-AC)的核心器件,光伏逆变器是光伏系统里必不可少的部分。


  更何况,光伏逆变器还有另外一个重要性不亚于DC-AC转换的功能——最高功率点跟踪MPPT。


  如果是并网光伏系统,逆变其还有一个重要的功能就是调整交流电的相位、频率和电压从而与电网协调。


  光伏逆变器的分类

  根据规模和应用场景,光伏逆变器一般可分为微型逆变器、组串逆变器、集中逆变器三种。



  1微型逆变器


  每一个光伏组件对应一个微型逆变器。MPPT功能和逆变功能在组件端实现,一般的功率适用范围就是主流组件的功率范围。应用的场景主要是小型的户用系统。


  优点:优点在于对单个组件的优化、监控、控制,特别是在每个组件发电状况都不一样的场景下(全年遮挡大于25%、朝向东西南北各不同),可以实现对每个组件的单独优化,避免了组件串并联导致的木桶原理(整个系统的性能被单个问题组件拉低);组件级的监控可以实现精确运维,比如如果某一个组件出现问题,可以实现精确定位、排查、置换;如果某些地区(比如美国)在紧急情况下对系统有断电要求,微型逆变器可以实现单独控制断电;二微信逆变器还避免了高直流电压输出的危险。


  缺点:每个组件一个逆变器,对应的就是元器件的大量增加。造成的结果就是高成本和高出错率。同时由于逆变器必须接近组件,所以对于高空运维增加了相当的难度。一般认为,小于3-5千瓦的系统,微型逆变器具有优势,大于这个规模,微型逆变器就让位于组串逆变器了。


  2组串逆变器


  每一个光伏组件组串对应一个组串逆变器。MPPT功能和逆变功能在组串端实现,一般的功率范围在千瓦到数十千瓦之间。一般的应用场景是中小型户用和商用系统,大致上从数千瓦到几个兆瓦之间都比较适用。


  优点:不管是储能系统,还是并网系统,这些系统只需要跟一个逆变器对话沟通,避免了多头通讯的烦恼,这就是组串逆变器的优势。相位、频率、电压和电网的协调是组串逆变器的拿手好戏。元器件的数量较少、运维在地面上操作,这些都是和微信逆变器相比的优势。


  缺点:没有办法进行精细的针对组件的优化、监控和控制,面对复杂的地形和遮光略显无能。


  针对组串逆变器和微信逆变器的优缺点,新近细分市场的热点是组件优化器+组串逆变器的组合,也即是说,MPPT功能在组件端实现,逆变功能在组串端实现。这种方案成本和功能丰富的程度介于微型逆变器和组串逆变器之间。


  3集中逆变器


  逆变器中的巨无霸,一般的功率范围在百千瓦到兆瓦级别。对应的应用场景为事业级和大型商用级光伏电站,规模一般为兆瓦级以上。一般是光伏组串并联以后再输入到集中逆变器。


  优点:对于大系统,集中式逆变器数量最少,所以对应的成本最低。直接和输变电系统无缝对接,和大型电站的数据采集监控系统(SCADA)集成,对电网最为友好。


  缺点:集中式一听名字就知道,这种设计缺乏在小范围内的控制。由于大量的光伏组串经过并联以后接入一个MPPT,基本上对于组件范围,甚至组串范围内的输出就没有什么控制能力了。特别值得注意的是这种巨无霸的大型光伏电站,摊得开,从气象的角度夸张一点有可能是“东边日出西边雨”,所以电站局域部分的发电状况可能相差极大。这种情况下,集中逆变器就会稍显无力,可能需要从电站拓扑的角度来寻求补偿的解决方案,减少不稳定的因素。


  结束语


  据统计,光伏系统各个单元造成的各种故障报错造成的发电损失,几乎能够占到正常发电的1%。逆变器作为电力电子设备,注定了不能像光伏组件这么皮实。故障率基本上可以占到整个电站故障的40%以上,而故障造成的发电量损失可以占到整体损失的35%以上。


  所以选择高质量的、正确种类的逆变器,是实现电站高收益的关键。没有一种适用于各种状况的逆变器。选择什么样的逆变器,一定要仔细分析实际的应用场景。






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