光伏逆變器主要可分為集中式、組串式、集散式與微型逆變器四大類。集中式逆變器 系統總功率大,主要應用于光照條件較好的地面光伏電站等大型項目;分布式逆變器可分 為組串式逆變器和微型逆變器,通常應用于中小型工商業以及戶用光伏發電系統,其中組 串式為主要的分布式逆變器產品類型。集散式逆變器兼具集中式和組串式特點,在山地領 跑者等項目中受到一定規模的應用。微型逆變器是對每塊光伏組件進行單獨的最大功率峰 值跟蹤,再經過逆變以后并入交流電網,微型逆變器的單體容量一般在 1kW 以下。
集中式接入光伏組串數量多,單體容量通常在 500KW 以上。集中式逆變器是市面上 較為常見的一種光伏逆變器種類,其工作原理是將多個光伏組件工作產生的直流電流進行 匯流和最大功率峰值跟蹤(MPPT),而后集中逆變進行直交流電轉換與升壓,從而實現并 網發電。集中式逆變器一般采用單路 MPPT,單個 MPPT 配有 2-12 組光伏組串,每路 MPPT 功率可達到 125-1000KW,單體容量通常在 500KW 以上,具有功率高、容量大的優勢。
集中式逆變器可減少使用數量,降低系統成本與損耗,便于集中管理。由于集中式逆 變器具有大容量的優點,同等規模的光伏電站采用集中式可大量減少逆變器的使用數量, 可減少系統整體的電路損耗,方便進行集中的安裝與管理。同時,集中式逆變器本身集成 度較高,控制簡潔,技術相對成熟,單位造價低。兩者因素結合可大幅降低電站系統的設 備成本。
應用集中式逆變器可有效減少諧波,提升系統整體發電質量。在對非正弦電量進行傅 立葉分解時,我們會得到大于基波頻率的部分電量,即為諧波,其頻率通常為基波頻率的 整數倍。諧波會在電網短路阻抗上產生諧波電壓降,從而影響電壓波形;容易引起系統局 部串并聯諧振,造成設備的損壞。集中式逆變器的使用數量較少,可減少串并聯數,有效 降低諧波含量,從而保證發電量中基波的比例,提升整體的發電質量。
接入多組直流輸入,集中式 MPPT 電壓范圍窄,影響整體的發電表現。集中式逆變器 單路 MPPT 接入的光伏組串數較多,無法做到對每一組光伏組串精準控制,因而不能保證 每一路組串均處于最佳工作點,從而降低了系統整體的發電效率。集中式 MPPT 電壓范圍 一般處于 500-850V 區間內,受制于較窄的 MPPT 電壓范圍,集中式逆變器可調節性較差。在陰雨等光照條件不理想情況下,系統的電壓低于逆變器 MPPT 最低電壓,無法進行正常 發電工作,影響了發電時間。同時,由于其接入多組直流輸入的特點,光伏系統要求各組 件之間具有良好的適配性能,一旦其中某個組件出現故障問題,將影響系統整體的發電量 與發電效率。
集中式逆變器體積大,需專用機房放置,加大了安裝難度。由于單體容量大,集中式 逆變器體積和重量都較大,需要在戶外建立專門的機房進行放置。專用機房占地面積較大, 在增加系統整體土地成本的同時,也加大了安裝難度。此外,由于機房的密閉性問題,逆 變器放置在機房中會導致機房內部通風不暢,從而產生散熱問題。
組串式逆變器采用模塊化設計,可實現分散式 MPPT 尋優。采用組串式光伏逆變器的 電站系統通常將組件所產生的直流電流先通過逆變器進行直交流轉換,然后再經過匯流、 升壓變壓和交流配電后并入交流電網。相較于集中式逆變器,組串式逆變器采用模塊化設 計,具有多路 MPPT;每路 MPPT 接入的光伏組件輸入數量較少,通常為 1-4 組,可實現 分散式 MPPT 尋優。由于接入端較少,當單個組件出現故障問題時只會對該組件對應的模 塊發電產生影響,保證了整體光伏系統的發電效率不受單個組件影響,解決了集中式光伏 電站的失配問題。
組串式 MPPT 電壓范圍寬,可提升系統發電時間與發電量。組串式逆變器的 MPPT 電 壓范圍較寬,通常為 200V-1000V,可調節性較好。在光照不足或是天氣不利于發電的情 況下,光伏組件整體電壓會偏低,較寬的 MPPT 電壓范圍可以實現低輸入電壓的覆蓋,從 而保證了系統的發電時間,提升了整體的發電量。
多個逆變器并聯增加了電線損耗,且容易產生諧振問題。相較于集中式逆變器而言, 組串式逆變器單體容量較小,通常為 100KW 及以下;建設相同規模的光伏電站,選擇使 用組串式則會增加逆變器數量。多個組串式逆變器將進行并聯,電線損耗隨著逆變器使用 數量的增加而增大。同時,多個逆變器的并聯會導致總諧波的增加,抑制難度加大,諧振 問題較為嚴重,容易造成電氣設備的故障與燒毀。
集散式逆變器是一種新型逆變器類型,兼具集中式和組串式優勢。集散式逆變器是一 種較新的光伏逆變器類型,具備了集中式逆變器和組串式逆變器的特點。集散式逆變器可 理解為集中逆變和分散尋優,首先通過多個組串式逆變器分開進行最大功率峰值跟蹤 (MPPT),然后經過匯流后集中逆變成交流電并網。與集中式逆變器相比,集散式逆變器 具備了獨立性能優異、發電量高以及整體系統穩定的優勢;與組串式逆變器相比,集散式 逆變器采用了分散尋優后的集中匯流逆變,大大降低了系統的設備成本,目前在國內主要 應用于部分領跑者示范基地項目。由于集散式逆變器解決方案的發展起步較晚,項目經驗 不夠充沛,尚未形成大規模應用;同時由于采用集中逆變的方式,該種解決方案需要采用 專用機房對集中式逆變器進行散熱,增大了系統占地的使用面積。
微型逆變器可對單個組件進行 MPPT 控制,發電效率與發電量水平較高。與其余逆變 器不同的是,微型逆變器與每一塊光伏組件進行集成,可以對單個組件進行最大功率峰值 跟蹤(MPPT)控制,從而大幅提升了系統整體的發電效率與發電量。同時,微型逆變器具 備了體積小、質量輕的特點,無需額外的放置用地,極大地增強了安裝的方便程度,主要 適用于戶用等中小型電站項目。同等規模的電站,采用微型逆變器將需要更多數量的設備, 系統整體成本明顯高于采用集中式或者是組串式逆變器方案的系統。
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