光伏逆变器是专用于太阳能光伏发电领域的逆变器,是光伏系统中不可缺少的核心部件,其最大的作用在于将太阳能电池产生的直流电通过电力电子变换技术转换为能够直接并入电网、负载的交流能量。
一、光伏组件(阵列)与逆变器的选配需要考虑如下的因素:
1. 组件的数据
a. 组件的开路电压(Voc),和短路电流(Isc)
b. 组件的最大功率点电压(Pmpp),和最大功率点电流(Impp)
c. 组件的最大输出功率Pmpp
d. 组件的电压温度系数
从以上数据算出阵列的串并联的数据
举个例子,组件有A个串联后,再有B个组并联,那么阵列的开路电压为A*Voc,装机容量(阵列输入功率)为A*B*Pmpp。短路电流B*Isc,最大功率点电压A*Vmpp。
2. 另一个方面需要考虑逆变器的参数
a. 逆变器的电压工作范围
b. 逆变器直流输入电流限制值
c. 逆变器MPPT电压工作范围
d. 逆变器最大的功率配置
阵列与逆变器匹配的原则:
阵列的输入电压不能大于逆变器工作电压范围(考虑温度)
阵列的输入功率不要大于逆变器的最大输入功率
阵列的电压工作范围最好配置在逆变器效率较高的点
阵列的输入电流不要超过逆变器的直流输入限制电流阀值
最后,确定逆变器和光伏组件的类型是否匹配;薄膜,单/多晶对逆变器的要求是不同的
二、从实例出发参考对比
变器的配置除了要根据整个光伏发电系统的各项技术指标并参考生产厂家提供的产品样本手册来确定。一般还要重点考虑下列几项主要技术指标:
额定容量;输出功率因数;额定输入电压、电流、电压调整率;负载调整率;谐波因数;总谐波畸变率;畸变因数;峰值子数等
通过对逆变器产品的考察,现对250kW、500kW逆变器产品及1000kW逆变器做技术参数比较:
本工程装机容量,10MWp,若选用单台容量大的逆变器,逆变器发生故障时,发电系统损失发电量较大;选用单台容量小的逆变设备,则设备数量较多,会增加投资后期的维护工作量;在投资相同的条件下,应尽量选用容量大的逆变设备,可在一定程度上降低投资,并提高系统可靠性,因此,从工程运行及维护考虑,本工程拟采用高效率、大功率逆变器,选用容量为 500kW,逆变器参数暂按如下参数进行设计
集中型逆变器
主要特点是单机功率大、最大功率跟踪(MPPT)数量少、每瓦成本低。目前国内的主流机型以 500kW、630kW 为主,欧洲及北美等地区主流机型单机功率 800kW 甚至更高,功率等级和集成度还在不断提高,德国 SMA 公司今年推出了单机功率 2.5MW 的逆变器。按照逆变器主电路结构,集中型逆变器又可以分为以下 2 种类型
集中型逆变器是目前大部分中大型光伏电站的首选,在全球 5MW 以上的光伏电站中,其选用比例超过 98%
通过对比集中型和组串型主流机型方案在 100MW 电站的运维数据(见表 5),发电量损失二者相当;由于组串型设备是整机维护,而集中型设备是器件维护,设备维护成本上,集中型优势非常明显。同时,在占地几千亩的百 MW 级大规模电站中,对完全分散布置的组串逆变器进行更换,维护人员花在路途上的时间将远高于进行设备更换的时间,这也是组串型的大型电站应用不利因素之一
集中型方案更加符合电网接入要求
高压输电网对并网的光伏发电,在调度响应、故障穿越、限发、超发、平滑、谐波限制、功率变化率、紧急启停等方面都有严格要求。故障穿越是指电网出现短路、浪涌、缺相情况下,逆变器必须能够在 625ms 到几 s 的时间内,依然输出一定容量的有功功率和无功功率,确保电力系统继电保护能够正常动作,由于集中型逆变器在电站中台数少 , 单机功能强大,通讯控制简单,故障期间能够穿越故障的概率远大于组串逆变器。
逆变器作为组件和电网之间的桥梁,是光伏系统的核心部件。根据电站规模、以及不同的应用场合,选择合适的逆变器,对系统成本和发电量都大有益处。