光伏并網(wǎng)逆變器選型細則

光伏并網(wǎng)逆變器選型細則————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期: 并網(wǎng)逆變器選型細則并網(wǎng)逆變器是將太陽能直流電轉換為可接入交流市電的設備,是太陽能光伏發(fā)電站不可缺少的重要組成部分。以下對光伏電站設計過程中并網(wǎng)逆變器及其選型做比較詳細的介紹和分析。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)其應用模式一般可分為獨立發(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)的基本特點就是太陽電池組件產生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電之后直接接入公共電網(wǎng)。１.1并網(wǎng)光伏電站的基本結構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、自動控制、計算機及半導體等多種技術相互滲透與有機結合的綜合體現(xiàn),它是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中不可缺少的關鍵部分。并網(wǎng)逆變器的主要功能是:◆最大功率跟蹤◆DC-AC轉換◆頻率、相位追蹤◆相關保護2．并網(wǎng)逆變器分類并網(wǎng)逆變器按其電路拓撲結構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的電路結構，設計較為復雜，采用較多的功率開關器件,因此損耗較大?！舻皖l變壓器型采用DC-AC-AC的電路結構，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的電路結構,無電氣隔離，電壓范圍較窄，但是損耗小、效率高。３．并網(wǎng)逆變器主要技術指標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指標。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,設計電池組件的輸出電壓應當在MPP電壓范圍之內。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，設計接入并網(wǎng)逆變器的電池組件的標稱功率可以等于直流側輸入最大功率。ｆ.最大輸入路數(shù)指逆變器直流側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，逆變器應輸出的電壓值。電壓波動范圍一般應：單相220V±5%，三相380±5％。ｈ.額定輸出功率在規(guī)定的輸出頻率和負載功率因數(shù)下,逆變器應輸出的額定電流值。i.額定輸出頻率在并網(wǎng)系統(tǒng)中,額定輸出頻率要對應所并入的電網(wǎng)頻率，而且當電網(wǎng)的頻率和相位有微小波動時,逆變器輸出的交流電應自動追蹤電網(wǎng)的頻率和相位。當檢測到電網(wǎng)頻率波動過大,逆變器將自動切離電網(wǎng)。我國的市電頻率為5０Ｈz，并網(wǎng)逆變器頻率波動范圍一般在±3％以內。j.最大諧波含量正弦波逆變器，在阻性負載下，輸出電壓的最大諧波含量應≤10%。ｋ.過載能力在規(guī)定的條件下，在較短時間內，逆變器輸出超過額定電流值的能力。逆變器的過載能力應在規(guī)定的負載功率因數(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示了“效率”和“歐洲效率”兩種?！靶省币话阒敢惶靸饶硶r刻逆變器的最大效率,而歐洲效率是根據(jù)一天內日照強度的變化計算加權值，通過特定的公式計算一天內的“平均效率”，相對比較科學。很多公司的無變壓器型逆變器的“效率”值很高很高,其實理論上不太可能，可能他們未考慮輸出功率因素的影響，將無功功率也計算在內而得出的最大效率。m.負載功率因數(shù)逆變器負載功率因數(shù)的允許變化范圍，推薦值0．7—1．0。n.負載的非對稱性在1０%的非對稱負載下，固定頻率的三相逆變器輸出電壓的非對稱性應≤10%。ｏ．防護等級ＩP(INＧＲESSPRＯTEＣTION）防護等級系統(tǒng)是由IEC(ＩNＴERNAＴIONAＬEＬEＣＴROTＥＣHNICAＬＣＯMMISSＩＯN）所起草。IP防護等級是由兩個數(shù)字所組成，第１個數(shù)字表示燈具離塵、防止外物侵入的等級，第2個數(shù)字表示燈具防濕氣、防水侵入的密閉程度，數(shù)字越大表示其防護等級越高。p.保護功能逆變器應設置：短路保護、過電流保護、過電壓保護、欠電壓保護及缺相保護。ｑ.干擾與抗干擾逆變器應在規(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符合有關標準的規(guī)定。r．噪聲不經(jīng)常操作、監(jiān)視和維護的逆變器，應小于9５dｂ。經(jīng)常操作、監(jiān)視和維護的逆變器,應小于80db。s．顯示逆變器應設有交流輸出電壓、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)的信號顯示。ｔ.通信接口主要用于系統(tǒng)運行監(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光伏逆變應用場合光伏發(fā)電站是通過具有各種技術結構的逆變器連接到電網(wǎng)上的。由于建筑的多樣性，勢必導致太陽能電池板安裝的多樣性，為了使太陽能的轉換效率最高同時又兼顧建筑的外形美觀,這就要求我們的逆變器的多樣化,來實現(xiàn)最佳方式的太陽能轉換?，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和運用的場合加以分析。(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，然后正負直接連接到同一臺集中逆變器的直流輸入側。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晶體管,同時使用ＤSP轉換控制器來改善所產出電能的質量,使它非常接近于正弦波電流。集中型逆變的最大特點是效率高,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,以及部分光伏組件的陰影會導致整個發(fā)電站的發(fā)電量下降。某一光伏單元組的工作狀態(tài)不良會造成整個發(fā)電站的不良運行。（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，每個組串(1—5KＷ)都連接到一臺指定的逆變器上,每個組串并網(wǎng)逆變器都有獨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)點是不受組串間模塊差異和遮影的影響,同時減少了光伏組件最佳工作點與逆變器不匹配的情況,從而增加了發(fā)電量。技術上的這些優(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,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,讓其中一個或幾個工作，從而產出更多的電能。最新的概念為幾個逆變器相互組成一個“團隊”來代替“主—從”的概念，使得系統(tǒng)的可靠性又進了一步。目前，無變壓器式組串逆變器已占了主導地位?？偟膩碚f組串逆變器的特點是減少了光伏組件之間的匹配錯誤、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。多組串逆變技術在保留了組串逆變技術的優(yōu)點上，通過一個共同的逆變橋將多個組串通過直流升壓器連接起來,并實現(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)電時間實現(xiàn)最優(yōu)化的轉換效率。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）組件逆變器每個組件都連接一臺逆變器。組件逆變器的轉換效率比組串低。使用組件逆變器的系統(tǒng)中,每個組件都必須連接到230V電網(wǎng)上,因此會造成交流側的電網(wǎng)連接比較復雜，這種技術一般只應用在50至400Ｗ的光伏發(fā)電站中。4.2逆變器選型設計的基本方法(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)所設計電站以及業(yè)主的具體要求,主要從安全性和效率兩個層面來考慮變壓器類型。以下是它們之間的對照表:類型因素安全性轉換效率成本價格重量、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)容量匹配設計并網(wǎng)系統(tǒng)設計中要求電池陣列與所接逆變器的功率容量相匹配,一般的設計思路是：組件標稱功率×組件串聯(lián)數(shù)×組件并聯(lián)數(shù)＝電池陣列功率在容量設計中,并網(wǎng)逆變器的最大輸入功率應近似等于電池陣列功率,已實現(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，并網(wǎng)逆變器具有在特點輸入電壓范圍內自動追蹤最大功率點的功能，因此電池陣列的輸出電壓應處于逆變器MPP電壓范圍以內。電池組件電壓×組件串聯(lián)數(shù)＝電池陣列電壓一般的設計思路是電池陣列的標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)轉換效率并網(wǎng)逆變器的效率標示一般分最大效率和歐洲效率，通過加權系數(shù)修正的歐洲效率更為科學。逆變器在其它條件滿足的情況下,轉換效率應越高越好。(6)配套設備并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是完整的體系,逆變器是重要的組成部分，與之配套相關的設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,應考慮相關的配套設備是否齊全。（７)品牌與質量(8)價格與服務5．并網(wǎng)逆變器國內外生產廠家國內廠家（按首字母排序）安徽長遠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有限公司北京自動化技術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)股份有限公司科風股份有限公司雷克森技術有限公司利佳興業(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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