光伏并網(wǎng)逆變器選型細(xì)則

光伏并網(wǎng)逆變器選型細(xì)則————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期: 并網(wǎng)逆變器選型細(xì)則并網(wǎng)逆變器是將太陽能直流電轉(zhuǎn)換為可接入交流市電的設(shè)備,是太陽能光伏發(fā)電站不可缺少的重要組成部分。以下對光伏電站設(shè)計(jì)過程中并網(wǎng)逆變器及其選型做比較詳細(xì)的介紹和分析。1.并網(wǎng)逆變器在光伏電站中的作用光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)其應(yīng)用模式一般可分為獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)以及混合系統(tǒng),而并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的基本特點(diǎn)就是太陽電池組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電之后直接接入公共電網(wǎng)。１.1并網(wǎng)光伏電站的基本結(jié)構(gòu)1．２并網(wǎng)逆變器功作用和功能并網(wǎng)逆變器是電力、電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)及半導(dǎo)體等多種技術(shù)相互滲透與有機(jī)結(jié)合的綜合體現(xiàn),它是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中不可缺少的關(guān)鍵部分。并網(wǎng)逆變器的主要功能是:◆最大功率跟蹤◆DC-AC轉(zhuǎn)換◆頻率、相位追蹤◆相關(guān)保護(hù)2．并網(wǎng)逆變器分類并網(wǎng)逆變器按其電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分為變壓器型和無變壓器型逆變器,其中變壓器型又分為高頻變壓器型和低頻變壓器型。變壓器型和無變壓器型逆變器的主要區(qū)別在于安全性和效率兩個(gè)方面。以下對三種類型逆變器做簡單介紹：◆高頻變壓器型采用DC-ＡC-DC－AC的電路結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，采用較多的功率開關(guān)器件,因此損耗較大?！舻皖l變壓器型采用DC-AC-AC的電路結(jié)構(gòu)，電路簡單,采用普通工頻變壓器，具有較好的電氣安全性,但效率較低。◆無變壓器型采用ＤＣ-ＡＣ的電路結(jié)構(gòu),無電氣隔離，電壓范圍較窄，但是損耗小、效率高。３．并網(wǎng)逆變器主要技術(shù)指標(biāo)a.使用環(huán)境條件逆變器正常使用條件：包括工作溫度、工作濕度以及逆變器的冷卻方式等相關(guān)指標(biāo)。b.直流輸入最大電流c.直流輸入最大電壓ｄ.直流輸入MPP電壓范圍逆變器對太陽能電池部分進(jìn)行最大功率追蹤(MＰPT)的電壓范圍,一般小于逆變器允許的最大直流輸入電壓,設(shè)計(jì)電池組件的輸出電壓應(yīng)當(dāng)在MPP電壓范圍之內(nèi)。e.直流輸入最大功率大于逆變器的額定輸出功率,即通常所說的“逆變器功率”。為了充分利用逆變器的容量，設(shè)計(jì)接入并網(wǎng)逆變器的電池組件的標(biāo)稱功率可以等于直流側(cè)輸入最大功率。ｆ.最大輸入路數(shù)指逆變器直流側(cè)可接入的直流回路數(shù)目。g．額定輸出電壓在規(guī)定的輸入條件下，逆變器應(yīng)輸出的電壓值。電壓波動(dòng)范圍一般應(yīng)：單相220V±5%，三相380±5％。ｈ.額定輸出功率在規(guī)定的輸出頻率和負(fù)載功率因數(shù)下,逆變器應(yīng)輸出的額定電流值。i.額定輸出頻率在并網(wǎng)系統(tǒng)中,額定輸出頻率要對應(yīng)所并入的電網(wǎng)頻率，而且當(dāng)電網(wǎng)的頻率和相位有微小波動(dòng)時(shí),逆變器輸出的交流電應(yīng)自動(dòng)追蹤電網(wǎng)的頻率和相位。當(dāng)檢測到電網(wǎng)頻率波動(dòng)過大,逆變器將自動(dòng)切離電網(wǎng)。我國的市電頻率為5０Ｈz，并網(wǎng)逆變器頻率波動(dòng)范圍一般在±3％以內(nèi)。j.最大諧波含量正弦波逆變器，在阻性負(fù)載下，輸出電壓的最大諧波含量應(yīng)≤10%。ｋ.過載能力在規(guī)定的條件下，在較短時(shí)間內(nèi)，逆變器輸出超過額定電流值的能力。逆變器的過載能力應(yīng)在規(guī)定的負(fù)載功率因數(shù)下，滿足一定的要求。l.效率在額定輸出電壓、輸出,電流和規(guī)定的負(fù)載功率因數(shù)下,逆變器輸出有功功率與輸入有功功率（或直流功率)之比。目前很多廠家的逆變器效率標(biāo)示了“效率”和“歐洲效率”兩種?！靶省币话阒敢惶靸?nèi)某時(shí)刻逆變器的最大效率,而歐洲效率是根據(jù)一天內(nèi)日照強(qiáng)度的變化計(jì)算加權(quán)值，通過特定的公式計(jì)算一天內(nèi)的“平均效率”，相對比較科學(xué)。很多公司的無變壓器型逆變器的“效率”值很高很高,其實(shí)理論上不太可能，可能他們未考慮輸出功率因素的影響，將無功功率也計(jì)算在內(nèi)而得出的最大效率。m.負(fù)載功率因數(shù)逆變器負(fù)載功率因數(shù)的允許變化范圍，推薦值0．7—1．0。n.負(fù)載的非對稱性在1０%的非對稱負(fù)載下，固定頻率的三相逆變器輸出電壓的非對稱性應(yīng)≤10%。ｏ．防護(hù)等級(jí)ＩP(INＧＲESSPRＯTEＣTION）防護(hù)等級(jí)系統(tǒng)是由IEC(ＩNＴERNAＴIONAＬEＬEＣＴROTＥＣHNICAＬＣＯMMISSＩＯN）所起草。IP防護(hù)等級(jí)是由兩個(gè)數(shù)字所組成，第１個(gè)數(shù)字表示燈具離塵、防止外物侵入的等級(jí)，第2個(gè)數(shù)字表示燈具防濕氣、防水侵入的密閉程度，數(shù)字越大表示其防護(hù)等級(jí)越高。p.保護(hù)功能逆變器應(yīng)設(shè)置：短路保護(hù)、過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、欠電壓保護(hù)及缺相保護(hù)。ｑ.干擾與抗干擾逆變器應(yīng)在規(guī)定的正常工作條件下，能承受一般環(huán)境下的電磁干擾。逆變器的抗干擾性能和電磁兼容性應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。r．噪聲不經(jīng)常操作、監(jiān)視和維護(hù)的逆變器，應(yīng)小于9５dｂ。經(jīng)常操作、監(jiān)視和維護(hù)的逆變器,應(yīng)小于80db。s．顯示逆變器應(yīng)設(shè)有交流輸出電壓、輸出電流和輸出頻率等參數(shù)的數(shù)據(jù)顯示,并有輸入帶電、通電和故障狀態(tài)的信號(hào)顯示。ｔ.通信接口主要用于系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控,一般的逆變器通訊接口模式有RS-485、RS-232以及ＧPＲS。u.機(jī)械參數(shù)主要指逆變器的重量和尺寸。4.并網(wǎng)逆變器選型分析4.1光伏逆變應(yīng)用場合光伏發(fā)電站是通過具有各種技術(shù)結(jié)構(gòu)的逆變器連接到電網(wǎng)上的。由于建筑的多樣性，勢必導(dǎo)致太陽能電池板安裝的多樣性，為了使太陽能的轉(zhuǎn)換效率最高同時(shí)又兼顧建筑的外形美觀,這就要求我們的逆變器的多樣化,來實(shí)現(xiàn)最佳方式的太陽能轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)在世界上比較通行的太陽能逆變?yōu)?集中逆變、組串逆變和組件逆變,現(xiàn)將幾種逆變器的特點(diǎn)和運(yùn)用的場合加以分析。(1)集中逆變主要用在大型光伏發(fā)電站（大于1０KW)的系統(tǒng)中,先是光伏組件連接成串,每串加上二極管,再是將這些組串并行連接，然后正負(fù)直接連接到同一臺(tái)集中逆變器的直流輸入側(cè)。一般功率大的使用三相的IGＢT功率模塊,功率較小的使用場效應(yīng)晶體管,同時(shí)使用ＤSP轉(zhuǎn)換控制器來改善所產(chǎn)出電能的質(zhì)量,使它非常接近于正弦波電流。集中型逆變的最大特點(diǎn)是效率高,成本低，工作狀態(tài)不穩(wěn)定。不穩(wěn)定原因主要是光伏組串與逆變器匹配不當(dāng),以及部分光伏組件的陰影會(huì)導(dǎo)致整個(gè)發(fā)電站的發(fā)電量下降。某一光伏單元組的工作狀態(tài)不良會(huì)造成整個(gè)發(fā)電站的不良運(yùn)行。（2）組串逆變a．普通組串逆變。組串逆變器已成為現(xiàn)在國際市場上最流行的逆變器,光伏組件連接成串，每個(gè)組串(1—5KＷ)都連接到一臺(tái)指定的逆變器上,每個(gè)組串并網(wǎng)逆變器都有獨(dú)立的最大功率跟蹤單元(ＭPPＴ）。許多大型光伏電廠使用組串逆變器。優(yōu)點(diǎn)是不受組串間模塊差異和遮影的影響,同時(shí)減少了光伏組件最佳工作點(diǎn)與逆變器不匹配的情況,從而增加了發(fā)電量。技術(shù)上的這些優(yōu)勢不僅降低了系統(tǒng)成本，也增加了系統(tǒng)的可靠性。同時(shí),在組串間引入“主—從”的概念,使得在系統(tǒng)在單串電能不能使單個(gè)逆變器工作的情況下，將幾組光伏組串聯(lián)系在一起,讓其中一個(gè)或幾個(gè)工作，從而產(chǎn)出更多的電能。最新的概念為幾個(gè)逆變器相互組成一個(gè)“團(tuán)隊(duì)”來代替“主—從”的概念，使得系統(tǒng)的可靠性又進(jìn)了一步。目前，無變壓器式組串逆變器已占了主導(dǎo)地位?？偟膩碚f組串逆變器的特點(diǎn)是減少了光伏組件之間的匹配錯(cuò)誤、部分陰影帶來的電量損失,以及組串連接二極管和大量直流電纜帶來的電量損耗。不僅大大降低了系統(tǒng)的成本,也增加了發(fā)電量和系統(tǒng)的可靠性。b.多組串逆變。多組串逆變技術(shù)在保留了組串逆變技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)上，通過一個(gè)共同的逆變橋?qū)⒍鄠€(gè)組串通過直流升壓器連接起來,并實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤，是有效且成本低的解決方案。多組串技術(shù)可以有效連接安裝不同朝向（南方、東方、西方)的組件,也可以根據(jù)不同的發(fā)電時(shí)間實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的轉(zhuǎn)換效率。多組串逆變適用于安裝在３至10KＷ的中等規(guī)模電站系統(tǒng)中。(３）組件逆變器每個(gè)組件都連接一臺(tái)逆變器。組件逆變器的轉(zhuǎn)換效率比組串低。使用組件逆變器的系統(tǒng)中,每個(gè)組件都必須連接到230V電網(wǎng)上,因此會(huì)造成交流側(cè)的電網(wǎng)連接比較復(fù)雜，這種技術(shù)一般只應(yīng)用在50至400Ｗ的光伏發(fā)電站中。4.2逆變器選型設(shè)計(jì)的基本方法(1)逆變器類型選擇并網(wǎng)逆變器主要分高頻變壓器型、低頻變壓器型和無變壓器型三大類。根據(jù)所設(shè)計(jì)電站以及業(yè)主的具體要求,主要從安全性和效率兩個(gè)層面來考慮變壓器類型。以下是它們之間的對照表:類型因素安全性轉(zhuǎn)換效率成本價(jià)格重量、尺寸高頻變壓器型中低中中低頻變壓器型高中高大無變壓器型低高低小(２)容量匹配設(shè)計(jì)并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要求電池陣列與所接逆變器的功率容量相匹配,一般的設(shè)計(jì)思路是：組件標(biāo)稱功率×組件串聯(lián)數(shù)×組件并聯(lián)數(shù)＝電池陣列功率在容量設(shè)計(jì)中,并網(wǎng)逆變器的最大輸入功率應(yīng)近似等于電池陣列功率,已實(shí)現(xiàn)逆變器資源的最大化利用。（3)ＭＰP電壓范圍與電池組電壓匹配根據(jù)太陽能電池的輸出特性,電池組件存在功率最大輸出點(diǎn)，并網(wǎng)逆變器具有在特點(diǎn)輸入電壓范圍內(nèi)自動(dòng)追蹤最大功率點(diǎn)的功能，因此電池陣列的輸出電壓應(yīng)處于逆變器MPP電壓范圍以內(nèi)。電池組件電壓×組件串聯(lián)數(shù)＝電池陣列電壓一般的設(shè)計(jì)思路是電池陣列的標(biāo)稱電壓近似等于并網(wǎng)逆變器MPＰ電壓的中間值,這樣可以達(dá)到MPPＴ的最佳效果。（４)最大輸入電流與電池組電流匹配電池組陣列的最大輸出電流應(yīng)小于逆變器最大輸入電流。為了減少組件到逆變器過程中的直流損耗,以及防止電流過大對逆變器造成過熱或電氣損壞,逆變器最大輸入電流值與電池陣列的電流值的差值應(yīng)盡量大一些。電池組件短路電流×組件并聯(lián)數(shù)＝電池陣列最大輸出電流（5)轉(zhuǎn)換效率并網(wǎng)逆變器的效率標(biāo)示一般分最大效率和歐洲效率，通過加權(quán)系數(shù)修正的歐洲效率更為科學(xué)。逆變器在其它條件滿足的情況下,轉(zhuǎn)換效率應(yīng)越高越好。(6)配套設(shè)備并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是完整的體系,逆變器是重要的組成部分，與之配套相關(guān)的設(shè)備主要是配電柜和監(jiān)控系統(tǒng)。并網(wǎng)電站的監(jiān)控系統(tǒng)包括硬件和軟件，根據(jù)自身特點(diǎn)而需要量身定做,一般大型的逆變器廠家都針對自己的逆變器而專門開發(fā)了一套監(jiān)控系統(tǒng),因此在逆變器選型過程中,應(yīng)考慮相關(guān)的配套設(shè)備是否齊全。（７)品牌與質(zhì)量(8)價(jià)格與服務(wù)5．并網(wǎng)逆變器國內(nèi)外生產(chǎn)廠家國內(nèi)廠家（按首字母排序）安徽長遠(yuǎn)綠色能源有限公司北京哈博陽光新能源科技有限公司北京科諾偉業(yè)科技有限公司北京日佳電源有限公司北京索英電氣技術(shù)有限公司北京自動(dòng)化技術(shù)研究院飛瑞股份有限公司佛山市中商國通電子有限公司合肥賽恩電子科技有限公司合肥市科光電源有限責(zé)任公司合肥陽光電源有限公司江蘇津恒能源科技有限公司杰俐企業(yè)股份有限公司科風(fēng)股份有限公司雷克森技術(shù)有限公司利佳興業(yè)股份有限公司茂迪股份有限公司南京格瑞能源科技有限公司南京冠亞電源設(shè)備有限公司寧波圣彼電氣有限公司山東博奧斯電源有限公司山東精久科技有限公司上海航銳電源科技有限公司上?？凭畴娖饔邢薰旧芯Э萍技瘓F(tuán)深圳科士達(dá)科技股份有限公司深圳市安德森電子科技有限公司深圳市光瀾世紀(jì)科技有限公司深圳市天源新能源有限公司深圳中泰威太陽能有限公司索萊耐(天津）太陽能應(yīng)用技術(shù)有限公司天陽新能源科技有限公司西藏華冠科技股份有限公司新疆新能源股份有限公司

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