【科普】光伏逆變器的分類

光伏逆變器是干什么用的?

愛迪生和特斯拉世紀(jì)大戰(zhàn)的結(jié)果，決定了這個世界是交流電的世界。除了極其少數(shù)的直流系統(tǒng)，光伏系統(tǒng)的電力傳輸部分和應(yīng)用端部分都是交流的。作為從光伏直流電轉(zhuǎn)化為交流電(DC-AC)的核心器件，光伏逆變器是光伏系統(tǒng)里必不可少的部分。

更何況，光伏逆變器還有另外一個重要性不亞于DC-AC轉(zhuǎn)換的功能——最高功率點跟蹤MPPT。

如果是并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，逆變其還有一個重要的功能就是調(diào)整交流電的相位、頻率和電壓從而與電網(wǎng)協(xié)調(diào)。

光伏逆變器的分類

根據(jù)規(guī)模和應(yīng)用場景，光伏逆變器一般可分為微型逆變器、組串逆變器、集中逆變器三種。

1微型逆變器

每一個光伏組件對應(yīng)一個微型逆變器。MPPT功能和逆變功能在組件端實現(xiàn)，一般的功率適用范圍就是主流組件的功率范圍。應(yīng)用的場景主要是小型的戶用系統(tǒng)。

優(yōu)點：優(yōu)點在于對單個組件的優(yōu)化、監(jiān)控、控制，特別是在每個組件發(fā)電狀況都不一樣的場景下(全年遮擋大于25%、朝向東西南北各不同)，可以實現(xiàn)對每個組件的單獨(dú)優(yōu)化，避免了組件串并聯(lián)導(dǎo)致的木桶原理(整個系統(tǒng)的性能被單個問題組件拉低);組件級的監(jiān)控可以實現(xiàn)精確運(yùn)維，比如如果某一個組件出現(xiàn)問題，可以實現(xiàn)精確定位、排查、置換;如果某些地區(qū)(比如美國)在緊急情況下對系統(tǒng)有斷電要求，微型逆變器可以實現(xiàn)單獨(dú)控制斷電;二微信逆變器還避免了高直流電壓輸出的危險。

缺點：每個組件一個逆變器，對應(yīng)的就是元器件的大量增加。造成的結(jié)果就是高成本和高出錯率。同時由于逆變器必須接近組件，所以對于高空運(yùn)維增加了相當(dāng)?shù)碾y度。一般認(rèn)為，小于3-5千瓦的系統(tǒng)，微型逆變器具有優(yōu)勢，大于這個規(guī)模，微型逆變器就讓位于組串逆變器了。

2組串逆變器

每一個光伏組件組串對應(yīng)一個組串逆變器。MPPT功能和逆變功能在組串端實現(xiàn)，一般的功率范圍在千瓦到數(shù)十千瓦之間。一般的應(yīng)用場景是中小型戶用和商用系統(tǒng)，大致上從數(shù)千瓦到幾個兆瓦之間都比較適用。

優(yōu)點：不管是儲能系統(tǒng)，還是并網(wǎng)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)只需要跟一個逆變器對話溝通，避免了多頭通訊的煩惱，這就是組串逆變器的優(yōu)勢。相位、頻率、電壓和電網(wǎng)的協(xié)調(diào)是組串逆變器的拿手好戲。元器件的數(shù)量較少、運(yùn)維在地面上操作，這些都是和微信逆變器相比的優(yōu)勢。

缺點：沒有辦法進(jìn)行精細(xì)的針對組件的優(yōu)化、監(jiān)控和控制，面對復(fù)雜的地形和遮光略顯無能。

針對組串逆變器和微信逆變器的優(yōu)缺點，新近細(xì)分市場的熱點是組件優(yōu)化器+組串逆變器的組合，也即是說，MPPT功能在組件端實現(xiàn)，逆變功能在組串端實現(xiàn)。這種方案成本和功能豐富的程度介于微型逆變器和組串逆變器之間。

3集中逆變器

逆變器中的巨無霸，一般的功率范圍在百千瓦到兆瓦級別。對應(yīng)的應(yīng)用場景為事業(yè)級和大型商用級光伏電站，規(guī)模一般為兆瓦級以上。一般是光伏組串并聯(lián)以后再輸入到集中逆變器。

優(yōu)點：對于大系統(tǒng)，集中式逆變器數(shù)量最少，所以對應(yīng)的成本最低。直接和輸變電系統(tǒng)無縫對接，和大型電站的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)集成，對電網(wǎng)最為友好。

缺點：集中式一聽名字就知道，這種設(shè)計缺乏在小范圍內(nèi)的控制。由于大量的光伏組串經(jīng)過并聯(lián)以后接入一個MPPT，基本上對于組件范圍，甚至組串范圍內(nèi)的輸出就沒有什么控制能力了。特別值得注意的是這種巨無霸的大型光伏電站，攤得開，從氣象的角度夸張一點有可能是“東邊日出西邊雨”，所以電站局域部分的發(fā)電狀況可能相差極大。這種情況下，集中逆變器就會稍顯無力，可能需要從電站拓?fù)涞慕嵌葋韺で笱a(bǔ)償?shù)慕鉀Q方案，減少不穩(wěn)定的因素。

結(jié)束語

據(jù)統(tǒng)計，光伏系統(tǒng)各個單元造成的各種故障報錯造成的發(fā)電損失，幾乎能夠占到正常發(fā)電的1%。逆變器作為電力電子設(shè)備，注定了不能像光伏組件這么皮實。故障率基本上可以占到整個電站故障的40%以上，而故障造成的發(fā)電量損失可以占到整體損失的35%以上。

所以選擇高質(zhì)量的、正確種類的逆變器，是實現(xiàn)電站高收益的關(guān)鍵。沒有一種適用于各種狀況的逆變器。選擇什么樣的逆變器，一定要仔細(xì)分析實際的應(yīng)用場景。