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巨日方案之逆变并网

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发表时间:2017-03-09 00:00作者:巨日科技来源:巨日科技技术部网址:http://www.jurikeji.com

  光伏组件是将光能转化为电能,输出的是高压直流电,而这样的电能是不能直接(并非全部哟)用于工商业及民用领域的,这就需要一台将高压直流电转化为适频交流电的机器——逆变器。

 下面就跟随巨日科技一同来学习如何选用光伏并网逆变器吧!


1 逆变器选型

1.1 并网逆变器常用技术结构

1.1.1集中逆变器

 集中式逆变器是将若干个并行的光伏组串连到同一台集中逆变器的直流输入端,一般功率大的使用三相的IGBT 功率模块,功率较小的使用场效应晶体管,同时使用DSP 转换控制器来改善所产出电能的质量,使他非常接近于正弦波电流。最大特点是系统的功率高,成本低,但由于不同光伏组串的输出电压、电流往往不完全匹配(特别是组件因多云、树荫、污渍等原因被部分遮挡时),采用集中逆变的方式会导致逆变过程的效率降低和电性能的下降。同时整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏单元组工作状态不良的影响。最新的研究方向是运用空间矢量的调制控制以及开发新的逆变器的拓扑连接,以获得部分负载情况下的高效率。

 一般应用在大于100kWp 的光伏发电站系统中,很多并行的光伏组串连接到同一台集中逆变器的直流输入侧,如下图所示。这类逆变器的最大特点是安装效率高,成本低。


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集中式逆变器接线及电路框图

  大型集中逆变器(单机500kW、630kW)可直接通过一台中压变压器与中压电网(10kV 或35kV)连接,省去低压变压器,减少逆变器输出交流侧电缆损耗,提高发电效率。100kW 及以下中小型集中逆变器输出交流380V,需外设中压升压变压器与中压电网(10kV 或35kV)连接。

  但由于不同光伏组串的输出电压、电流往往不完全匹配(特别是组件因多云、树荫、污渍等原因被部分遮挡时),采用集中逆变的方式会导致逆变过程的效率降低和电性能的下降。同时整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏单元组工作状态不良的影响。

  另外集中式拓扑结构导致其启动电压高,MPPT电压工作范围较组串式逆变器窄。市场上高质量的500KW集中式逆变器其启动电压在450V~500V之间,MPPT的电压工作范围450V~850V之间或者更窄。


1.1.2 组串逆变器:

  太阳电池组件被连接成几个相互平行的串,每个串都连接单独的一台逆变器,即成为“组串逆变器”。每个组串并网逆变器具有多个独立的最大功率跟踪单元,从而减少了太阳电池组件最佳工作点与逆变器不匹配的现象和阳光阴影带来的损失,增加了发电量。根据光伏电池组件的不同,组串逆变器的最大功率一般在数千瓦级以内。

  组串式逆变器是基于模块化的概念,即把光伏方阵中每个光伏组串输入到一台指定的逆变器中,多个光伏组串与逆变器模块化地组合在一起,所有逆变器在交流输出端并联,将组串式逆变器应用于地面电站,具有高发电量、高可靠性、安全性高、易安装维护等优点,已逐渐成为当前国际市场上最流行的逆变器。

  组串式逆变器主要优点是不受组串间光伏电池组件性能差异和局部遮影的影响,可以处理不同朝向和不同型号的光伏组件,也可以避免部分光伏组件上有阴影时造成巨大的电量损失,提高了发电系统的整体效率。随着电站的运行时间越长,组件不适配、衰减、虚接等原因,组件个体差异不断增大,组件的精细化管理优势越发明显,智能逆变器发电量提升将会更加明显。

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组串式逆变器接线及电路框图


1.2 组串式逆变器的优点

  逆变器作为光伏电站的核心部件,其转换效率极大影响整个系统电站的发电效率及投资回报率,而组串式逆变器相对于集中式逆变器而言,具有不增加系统投资,更高的投资收益和可用度等一系列优势,具体表现在以下几个方面:

1.2.1 不增加初始投资。

  组串式逆变器光伏电站由于采用简洁化设计,无直流汇流箱和直流配电柜,无土建机房,部件安装简单等特点,初始投资成本不高于传统光伏电站。同时,由于组串式逆变器体积小、重量轻、标准化,可以通过自动化流水线进行大规模制造,人工成本占比较小,具有明显的规模优势。

1.2.2 转化效率优势

  组串级的智能监控及多路MPPT 跟踪技术,确保电站“可视、可信、可管、可控”,发电量比集中式提升3%以上。

组串式逆变器光伏电站对输入的每一路组串进行独立的电压电流检测,检测精度是传统智能汇流箱方案的10 倍以上,为准确定位组串故障,提高运维效率奠定了基础。多路MPPT 技术,降低遮挡、灰尘、组串失配的影响,平坦地形下发电量提升5%以上;在屋顶、山地电站中降低不同朝向、阴影遮挡的影响,发电量提升8~10%;与跟踪系统的配合使用,跟踪控制与逆变器集成,能够实现对支架的独立跟踪,提升发电量,组串式逆变器和跟踪支架成为最佳的伴侣。

1.2.3  25年的系统可靠运行免维护设计。

  组串式逆变器采用IP65 防护等级,实现内外部的环境隔离,使器件保持在稳定的运行环境中,降低温度、风沙、盐雾等外部环境对器件寿命的影响;系统无易损部件,无熔丝、风扇等需定期更换器件,实现系统免维护。

1.2.4 光伏电站装机容量的实际利用率高。

  组串式逆变器光伏电站结构简单,本质上是一个分布式的并联系统,单台逆变器的故障不影响其它设备运行,而且由于体积小、重量轻、现场整机备件,易安装维护,大大提升了系统的可用度,故障对发电量的影响相对于集中式来说小很多。

1.2.5 智能光伏电站“可升级、可演进”。

  当组件技术进步,运行环境发生变化时,利用组串式逆变器的软件可远程在线升级,后向兼容设计等特性,无需更换网上运行设备,通过算法升级就能够享受最新的技术成果,最大化复用现有设备。

1.2.6 智能主动电网自适应技术实现电网友好。

  组串式逆变器能够主动监测电网谐波,并向电网中注入反向谐波,利于改善电网的电能质量。更好实现多机并联控制,更佳的并网谐波质量,更好地满足电网接入要求,提高在恶劣电网环境下的适应能力。

1.2.7 安全性较高。

  组串式逆变器光伏电站采用无直流汇流设计,组串输出的直流电直接进入逆变器逆变为交流电进行远距离传输,主动规避直流传输带来的安全和防护问题。同时只能光伏电站有效的规避了PID 效应。

1.2.8 组串式逆变器光伏电站对环境友好。

  组串式逆变器无风扇设计,实现了低于30dB 的低环境噪声;无需土建机房,减少对植被及土壤等环境破坏;电磁辐射小,保护人体健康。智能光伏电站实现了人与环境和谐共处,大大增加了光伏电站的适用范围,为光伏入户创造了条件。


综上所述,集中式与组串式逆变器各有优劣,巨日科技建议在项目实际运用中,因地制宜的设计逆变器的选型。


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