中大功率组合型逆变器的优势

网址：www.chinaygny.cn SUN ENERGY 0 引言 目前国内大型光伏电站（10MW以上） 项目越来越多，提高电站系统的发电效率 显得尤为重要，在 MW 级电站里即使提 高只有零点几个百分点，但是折合到每天 的发电量却是相当可观的。在 WM 级电 站设计中几乎全部采用大功率集中式逆 变器，典型的最大集中式逆变器单体可以 达到 630kW[1]，开关管采用大功率 IGBT。 随着中大功率组合型逆变装置的出现，相 比于大功率集中式逆变器在大型光伏电 站中的应用，其优势日益显现。 1 大功率集中型逆变器的特性 集中式逆变器被广泛应用于大型光伏 发电站系统中，很多并行的光伏组串被连 接到同一台集中式逆变器的直流输入端， 大功率集中式逆变器采用 IGBT模块，小 功率的集中式逆变器采用场效应晶体管， 同时使用 DSP 转换控制器来改善产出电 能的质量，使它非常接近于正弦波电流[2]， 如图 1所示。 常州佳讯光电系统工程有限公司 时剑☆ 刘俊 路斯特绿能电气技术（上海）有限公司 刘凯 常州佳讯光电研究院 陈云峰 摘 要 为了提高大型光伏电站系统效率，实现电站发电能够达到长期的可靠性、安全性以及后期维护的方便性，在大型光伏电 站中采用中大功率组合型逆变器，使得更多的光伏方阵拥有独立的 MPPT模块，从而有效降低因为光伏方阵之间功率偏差、生物及自 然因素对系统效率的影响。当系统中的部分逆变器出现故障时，只需要停止这部分功率模块，而与这台逆变器相联系的剩余方阵依然 可以正常发电，这样就保证了逆变器的最大化利用。因此，合理采用中大功率组合逆变装置在大型光伏发电系统中的应用，对提高电站 系统的效率和可靠性很有效，具有推广和应用价值。 关键词 系统效率 大型光伏电站 组合型逆变器 MPPT模块 The combination of high-power inverter advantage Shi Jian★, Liu Jun，Liu Kai and Chen Yunfeng Abstract In order to improve the efficiency of large PV power system and to achieve long-term reliability and safety of power generation ,as well the convenience of maintain power station, it use medium and high -powered combined inverter device in large PV power system .So that more photovoltaic square has independent MPPT PV module which could effectively reduce the impact which cause by power bias among the photovoltaic array and biological or natural factors . When some of the system invertor does not work, it only need to stop these modules while the remaining modules can still work normally，which ensuring its maximize use. Therefore it is very advantageous to improve the efficiency and reliability of large PV power system where adopt medium and high-powered combined inverter device,which has high value of promotion and application. Key words System efficiency，Large PV power station ，Combined inverter ，MPPT module ★ChangzhouGiansolar system integrationCO.,Ltd. Lti Reenergy（Shanghai）Co.,Ltd. ChangzhouGiansolar photovoltaicAcademy ☆时剑,1984年 1月生人，（硕 士）研究生，工程师 地址：江苏省常州国家高新区 长江路 25 号三晶世界科技 园 B座 电网 图 1 中大功率集中式逆变器 INNOVATION & TECHNOLOGY 创新与技术 中大功率组合型逆变器的优势 68 投稿邮箱：bianjibu86@126.com SUN ENERGY 集中式逆变器最大特点是系统的功率 高，成本低。但是受光伏组串的匹配和部分遮 影的影响，导致整个光伏系统效率降低和电 产能减少。同时整个光伏系统的发电可靠性 受某一光伏单元组的工作状态影响。 2 中大功率组合型逆变器的特性 2.1 中大功率组合型逆变装置 该种类型的产品多指由多台单台功率 不低于 40kW，不高于 200kW 的逆变装置 组合而成的组合型逆变装置，如图 2所示。 该逆变器可以根据客户的具体需求灵 活组合，既适合于大型荒漠电站，更适合于 BIPV项目。同时具备灵活的多机群控选 项；对组件阵列的适应性较强。组合后增 大功率组合型逆变器功率。目前市场上常 见的逆变器功率有：500kW~2MW。 2.2 中大功率组合型逆变装置优缺点 2.2.1 电站发电效率高 并网光伏发电系统的效率主要由组 件转换效率、逆变效率、线损和变压器效 率决定。线损一般控制在 3%以内，只要 合理地选取直流侧和交流侧的电缆是很 容易实现的。目前商用单晶硅电池片的效 率可以达到 18%，其组件效率可以做到 15%以上，多晶硅电池片的效率可以实现 17%，其组件效率可以做到 14%。组串型 不带隔离变压器的逆变器最大效率可以 达到 97%，欧洲加权效率达到 96% [3]，集 中型不带隔离变压器的逆变器最大效率 可以达到 98.6%，欧洲加权效率达到 98.4% [1]。组件转换效率和逆变器的效率 与早期相比都得到不同程度提高，如果在 现有基础上将组件、逆变器和变压器效率 大幅度提升已经不太可能，但是这并不等 于不能提高光伏发电系统效率。合理选择 组件和逆变器的同时对其进行优化匹配 是可以提高系统效率。 在逆变器中 MPPT的跟踪精度、准确 性、稳定性对逆变器的整体效率起到决定 性作用。大型集中式逆变器如 500kW 只 有一个 MPPT模块，通常情况下接入大型 集中式逆变器方阵有多个，对于 1 个 10MWp 的光伏电站，按照每 m2 安装 70Wp 组件来计算总占地面积将达到 14.29 万 m2，在如此巨大的面积里，有很 多生物及自然因素就不能忽略，例如：飞禽 类造成阳光遮挡，排泄物在组件上遮蔽；天 空中云雾遮挡等[4]。另外由于电池组件之 间存在功率偏差从而导致每 1 个方阵都 有自己的最大功率点（MPP），然而逆变器 只能跟踪方阵中MPP最小的那个点。如果 采用中大功率组合型逆变器，由于其拥有 多个MPPT模块，可以有效地保证整个光 伏阵列中各个方阵都工作在自己的最大功 率点上。同时，中大功率组合型逆变器拥有 较低的功率跟踪电压和较低的预期动电 压，可以有效保证低功率状态下的发电量。 2.2.2 可靠性高 众所周知，由于大型光伏电站的安装 场所和地点多选在荒漠、滩涂或是建筑物 屋顶，所以受干扰的因素也就比较多，例 如：环境湿度、环境温度、动植物造成的影 响等。对于集中型逆变器，当逆变器出现 故障时，所有组件都将停止工作从而影响 整个光伏电站的发电量。然而中大功率组 合型逆变器由于内部拥有多组工作模块可 以单独分断，这样在系统某一部分发生故 障时，可以非常方便地将其中有故障的部 分切断，有效保证接入同一台组合型逆变 器的其他方阵可以正常发电，实现逆变器 利用率最大化和发电量最大化。这样就大 大提高了整个电站运行的可靠性，同时也 为常规的检测检修提供了方便。 1 个 10MW 的大型电站日常维护周期大约是 15~20 天，所以组合型逆变装置可以极大 地节约整个电站的综合维护成本（可以一 边发电，一边维护）。 2.2.3 安装成本低、布线拓扑结构简单 由于组合型每台逆变器功率较（集 中型）小，多数情况下是可以省略二级汇 流的。对于大型电站，承担二级汇流功能 的配电柜制造成本相对比较高。因此采 用组合型逆变器具有拓扑结构简单，安 装成本较低。 2.2.4 单位功率平均成本略高 由于组合型逆变装置是由多台逆变装 置组合而成；所以无论在外壳、检测、试验 以及公用端子的原材料方面，均较集中型 的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 高。然而集中型逆变器具有体积小、 单位功率平均成本低，这也是集中式逆变 器在大型光伏电站中得到广泛应用的主要 原因之一。 3 总结 中大功率组合型逆变器是基于模块化 概念基础上研发的，每个光伏方阵 （<200kWp）通过 1 台逆变器，在直流端具 有独立的最大功率峰值跟踪，在交流端并 联并网。其优点是受方阵间功率偏差、遮影 等影响减少，有效降低了光伏方阵最佳工 作点与逆变器不匹配的情况，从而增加发 电量。技术上的优势不仅降低了系统成本， 也增加了系统可靠性。同时，还可以在光 伏方阵之间引入群控概念，当整个光伏电 站处于发电效率低的情况下只启动其中 1 台或几台，从而获得更多电能产出。大 型光伏电站逆变器是整个发电系统的核 心部件之一，逆变器选择得好坏以及逆变 器与组件之间的匹配优差对光伏电站长 期运行的可靠性、安全性和电站发电量有 着重大影响。中大功率组合型逆变器解决 了大功率集中式逆变器在大型光伏电站 中存在的许多不足，因此在值得大型光伏 电站中推广中大功率组合型逆变器的应 用的。 （责编：罗增英） 参考文献 1 SUNNY CENTRAL 400HE /500HE /630HE[EB/OL].http://www.sma.de/en/products /solar- iinverter/sunny- central/sunny- cen- tral- 400he- 550he- 630he.html/2010- 06- 01 2 王长贵，王斯成，主编. 太阳能光伏发电 实用技术. 化学工业出版社，2009 3 SUNNYBOY3000TL / 4000TL / 5000TL [EB/OL]. http : //www . sma . de/en/products / solar- inverters /sunny- boy/sunny- boy- 3000tl - 4000tl- 5000tl.html/2010- 06- 01 4 （澳）马丁格林，伟纳姆，等编.应用光伏 系.狄大卫，等译.上海交通大学出版社，2008 如对本文有任何观点和看法，请发电子邮件： bianjibu86@126.com 电网 图 2 中大功率组合型逆变器 INNOVATION & TECHNOLOGY创新与技术 69