光伏逆变器选型的探讨

【摘要】分析光伏逆变器方案优劣，提出了在逆变器选型时的一些注意事项及建议。

【关键词】集中式；组串式；集散式；

一、引言

随着全国新能源的大发展，光伏电站建设日益增加，对其性能要求也在不断提供提高，逆变器是光伏电站核心设备之一，针对目前光伏电站逆变器有多种形式，如何选用合适逆变器，笔者给出一些注意事项及建议。

二、逆变器分类

根据目前光伏市场情况，逆变器大致分为三类：集中式逆变器、组串逆变器、集散式逆变器。

2.1集中式逆变方案

集中式逆变是较传统的方案，既电站的光伏组串经过汇流箱汇流，能量输送到逆变器后，再集中把电能从直流变换成交流。

其拓扑如下图。

图1 集中式光伏逆变方案拓扑图

虽然集中式逆变方案是太阳能清洁能源发电在中国发展初期的主流方案，经历了了市场大规模的考验，但从技术上看，其存在几个不足的地方：

优点是集中式逆变器单台功率较大，用于地面大型光伏电站便于管理。

2.2组串式逆变方案

组串式逆变是与传统的集中式逆变的思路不同，既小能量的逆变，然后在并联升压并网，并非集中式的把电能集中后再做电能变换的思路。

组串式逆变器的功率较小，一般是20kW～50kW，如果按1串光伏组串5kW来算，一个逆变器接4～8串光伏组串，1个1MW光伏逆变单元接50个左右的组串式逆变器。

同时组串式逆变器具有多路MPPT功能，能极大的降低光伏电站复杂环境对发电量的影响。总的来说，组串式方案是分散MPPT，分散逆变。

其拓扑如下图：

图2 组串式光伏逆变方案拓扑图

虽然组串式组串式逆变器具有占地少，MPPT数量多等优势，组串式逆变方案也存在着不足地方：

（1）1个箱变下并联40台左右的组串式逆变器，存在着谐振的风险。

（2）组串式逆变器靠近光伏组件安装，其逆变后输出交流电流是长距离低压传输，传输损耗大。

（3）组串式逆变器箱体小，功率密度高，对散热要求极高。

（4）因组串式逆变器结构非常紧凑，如果出现故障一般需要整机替换，会极大的增加电站后续逆变器故障后的维护成本。

2.3集散式逆变方案

集散式逆变方案是在传统的集中式逆变方案的基础上做的改进，主要特点是把MPPT前置到了汇流箱，并在汇流箱增加了MPPT功能。这样，传统的汇流箱不仅把组件汇聚过来电能做了DC/DC的升压，而且增加了MPP跟踪功能，这样的汇流箱市场上叫光伏控制器。集散式方案的逆变器不再是主流的500kW机型，而是1MW机型。

集散式逆变方案拓扑如下图。

图3 集散式逆变方案拓扑图

集散式逆变方案具备了集中式方案集中电能逆变的特点，也具备组串式分散MPPT的优点，由于逆变器直流侧和交流侧的电压都相应抬升，其传输线损大大减小，单台1MW逆变器相比两台500kW逆变器也减少了损耗，可以相应提高发电量。

三、逆变器选型注意事项及建议

3.1额定输出功率

额定输出功率表示光伏逆变器向负载供电的能力。额定输出功率高的光伏逆变器可以带更多的用电负载。选用光伏逆变器时应首先考虑具有足够的额定功率，以满足最大负荷下设备对电功率的要求，以及系统的扩容及一些临时负载的接入。

3.2输出电压的调整性能

输出电压的调整性能表示光伏逆变器输出电压的稳压能力。一般光伏逆变器产品都给出了当直流输入电压在允许波动范围变动时，该光伏逆变器输出电压的波动偏差的百分率，通常称为电压调整率。高性能的光伏逆变器应同时给出当负载由零向100%变化时，该光伏逆变器输出电压的偏差百分率，通常称为负载调整率。性能优良的光伏逆变器的电压调整率应小于等于±3%，负载调整率就小于等于±6%。

3.3整机效率

整机效率表示光伏逆变器自身功率损耗的大小。容量较大的光伏逆变器还要给出满负荷工作和低负荷工作下的效率值。一般KW级以下的逆变器的效率应为80%～85%；10KW级的效率应为85%～90%；更大功率的效率必须在90%～95%以上。逆变器效率高低对光伏发电系统提高有效发电量和降低发电成本有重要影响，因此选用光伏逆变器要尽量进行比较，选择整机效率高一些的产品。

3.4启动性能

光伏逆变器应保证在额定负载下可靠启动。高性能的光伏逆变器可以做到连续多次满负荷启动而不损坏功率开关器件及其他电路。小型逆变器为了自身安全，有时采用软启动或限流启动措施或电路。

3.5电站规模

光伏电站的规模是决定逆变器选型的关键，如是屋顶电站，建议优先选用组串式逆变器。如是大型地面光伏电站，建议通过经济比较选用集中式或集散式逆变器。如是山地光伏电站，建议通过技术和经济比较选用集散式或组串式逆变器。

四、小结

目前国内市场集中式、集散式逆变器占了绝大部分市场份额。而从全球市场来看，由于组串式逆变器的诸多优点，组串式逆变器在全球市场也占据一定地位。随着国内光伏市场的发展，投资商和运营商对逆变转换效率和可靠性及整个逆变系统可靠性的要求会越来越高。本文仅对逆变器选型应用的一些注意事项及建议，希望能够对光伏电站建设使用人员能够提供一定指导和帮助。