
光伏逆變器是專用于太陽能光伏發(fā)電領域的逆變器,是光伏系統(tǒng)中不可缺少的核心部件,其最大的作用在于將太陽能電池產(chǎn)生的直流電通過電力電子變換技術轉換為能夠直接并入電網(wǎng)、負載的交流能量。
一、光伏組件(陣列)與逆變器的選配需要考慮如下的因素:
1. 組件的數(shù)據(jù)
a. 組件的開路電壓(Voc),和短路電流(Isc)
b. 組件的最大功率點電壓(Pmpp),和最大功率點電流(Impp)
c. 組件的最大輸出功率Pmpp
d. 組件的電壓溫度系數(shù)
從以上數(shù)據(jù)算出陣列的串并聯(lián)的數(shù)據(jù)
舉個例子,組件有A個串聯(lián)后,再有B個組并聯(lián),那么陣列的開路電壓為A*Voc,裝機容量(陣列輸入功率)為A*B*Pmpp。短路電流B*Isc,最大功率點電壓A*Vmpp。
2. 另一個方面需要考慮逆變器的參數(shù)
a. 逆變器的電壓工作范圍
b. 逆變器直流輸入電流限制值
c. 逆變器MPPT電壓工作范圍
d. 逆變器最大的功率配置
陣列與逆變器匹配的原則:
陣列的輸入電壓不能大于逆變器工作電壓范圍(考慮溫度)
陣列的輸入功率不要大于逆變器的最大輸入功率
陣列的電壓工作范圍最好配置在逆變器效率較高的點
陣列的輸入電流不要超過逆變器的直流輸入限制電流閥值
最后,確定逆變器和光伏組件的類型是否匹配;薄膜,單/多晶對逆變器的要求是不同的
二、從實例出發(fā)參考對比
變器的配置除了要根據(jù)整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的各項技術指標并參考生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品樣本手冊來確定。一般還要重點考慮下列幾項主要技術指標:
額定容量;輸出功率因數(shù);額定輸入電壓、電流、電壓調(diào)整率;負載調(diào)整率;諧波因數(shù);總諧波畸變率;畸變因數(shù);峰值子數(shù)等
通過對逆變器產(chǎn)品的考察,現(xiàn)對250kW、500kW逆變器產(chǎn)品及1000kW逆變器做技術參數(shù)比較:
本工程裝機容量,10MWp,若選用單臺容量大的逆變器,逆變器發(fā)生故障時,發(fā)電系統(tǒng)損失發(fā)電量較大;選用單臺容量小的逆變設備,則設備數(shù)量較多,會增加投資后期的維護工作量;在投資相同的條件下,應盡量選用容量大的逆變設備,可在一定程度上降低投資,并提高系統(tǒng)可靠性,因此,從工程運行及維護考慮,本工程擬采用高效率、大功率逆變器,選用容量為 500kW,逆變器參數(shù)暫按如下參數(shù)進行設計
集中型逆變器
主要特點是單機功率大、最大功率跟蹤(MPPT)數(shù)量少、每瓦成本低。目前國內(nèi)的主流機型以 500kW、630kW 為主,歐洲及北美等地區(qū)主流機型單機功率 800kW 甚至更高,功率等級和集成度還在不斷提高,德國 SMA 公司今年推出了單機功率 2.5MW 的逆變器。按照逆變器主電路結構,集中型逆變器又可以分為以下 2 種類型
集中型逆變器是目前大部分中大型光伏電站的首選,在全球 5MW 以上的光伏電站中,其選用比例超過 98%
通過對比集中型和組串型主流機型方案在 100MW 電站的運維數(shù)據(jù)(見表 5),發(fā)電量損失二者相當;由于組串型設備是整機維護,而集中型設備是器件維護,設備維護成本上,集中型優(yōu)勢非常明顯。同時,在占地幾千畝的百 MW 級大規(guī)模電站中,對完全分散布置的組串逆變器進行更換,維護人員花在路途上的時間將遠高于進行設備更換的時間,這也是組串型的大型電站應用不利因素之一
集中型方案更加符合電網(wǎng)接入要求
高壓輸電網(wǎng)對并網(wǎng)的光伏發(fā)電,在調(diào)度響應、故障穿越、限發(fā)、超發(fā)、平滑、諧波限制、功率變化率、緊急啟停等方面都有嚴格要求。故障穿越是指電網(wǎng)出現(xiàn)短路、浪涌、缺相情況下,逆變器必須能夠在 625ms 到幾 s 的時間內(nèi),依然輸出一定容量的有功功率和無功功率,確保電力系統(tǒng)繼電保護能夠正常動作,由于集中型逆變器在電站中臺數(shù)少 , 單機功能強大,通訊控制簡單,故障期間能夠穿越故障的概率遠大于組串逆變器。
逆變器作為組件和電網(wǎng)之間的橋梁,是光伏系統(tǒng)的核心部件。根據(jù)電站規(guī)模、以及不同的應用場合,選擇合適的逆變器,對系統(tǒng)成本和發(fā)電量都大有益處。