光伏逆变器主要可分为集中式、组串式、集散式与微型逆变器四大类。集中式逆变器 系统总功率大,主要应用于光照条件较好的地面光伏电站等大型项目;分布式逆变器可分 为组串式逆变器和微型逆变器,通常应用于中小型工商业以及户用光伏发电系统,其中组 串式为主要的分布式逆变器产品类型。集散式逆变器兼具集中式和组串式特点,在山地领 跑者等项目中受到一定规模的应用。微型逆变器是对每块光伏组件进行单独的最大功率峰 值跟踪,再经过逆变以后并入交流电网,微型逆变器的单体容量一般在 1kW 以下。

光伏逆变器主要类型及工作原理

集中式接入光伏组串数量多,单体容量通常在 500KW 以上。集中式逆变器是市面上 较为常见的一种光伏逆变器种类,其工作原理是将多个光伏组件工作产生的直流电流进行 汇流和最大功率峰值跟踪(MPPT),而后集中逆变进行直交流电转换与升压,从而实现并 网发电。集中式逆变器一般采用单路 MPPT,单个 MPPT 配有 2-12 组光伏组串,每路 MPPT 功率可达到 125-1000KW,单体容量通常在 500KW 以上,具有功率高、容量大的优势。

集中式逆变器可减少使用数量,降低系统成本与损耗,便于集中管理。由于集中式逆 变器具有大容量的优点,同等规模的光伏电站采用集中式可大量减少逆变器的使用数量, 可减少系统整体的电路损耗,方便进行集中的安装与管理。同时,集中式逆变器本身集成 度较高,控制简洁,技术相对成熟,单位造价低。两者因素结合可大幅降低电站系统的设 备成本。

应用集中式逆变器可有效减少谐波,提升系统整体发电质量。在对非正弦电量进行傅 立叶分解时,我们会得到大于基波频率的部分电量,即为谐波,其频率通常为基波频率的 整数倍。谐波会在电网短路阻抗上产生谐波电压降,从而影响电压波形;容易引起系统局 部串并联谐振,造成设备的损坏。集中式逆变器的使用数量较少,可减少串并联数,有效 降低谐波含量,从而保证发电量中基波的比例,提升整体的发电质量。

光伏逆变器主要类型及工作原理

光伏逆变器主要类型及工作原理

接入多组直流输入,集中式 MPPT 电压范围窄,影响整体的发电表现。集中式逆变器 单路 MPPT 接入的光伏组串数较多,无法做到对每一组光伏组串精准控制,因而不能保证 每一路组串均处于最佳工作点,从而降低了系统整体的发电效率。集中式 MPPT 电压范围 一般处于 500-850V 区间内,受制于较窄的 MPPT 电压范围,集中式逆变器可调节性较差。在阴雨等光照条件不理想情况下,系统的电压低于逆变器 MPPT 最低电压,无法进行正常 发电工作,影响了发电时间。同时,由于其接入多组直流输入的特点,光伏系统要求各组 件之间具有良好的适配性能,一旦其中某个组件出现故障问题,将影响系统整体的发电量 与发电效率。

集中式逆变器体积大,需专用机房放置,加大了安装难度。由于单体容量大,集中式 逆变器体积和重量都较大,需要在户外建立专门的机房进行放置。专用机房占地面积较大, 在增加系统整体土地成本的同时,也加大了安装难度。此外,由于机房的密闭性问题,逆 变器放置在机房中会导致机房内部通风不畅,从而产生散热问题。

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组串式逆变器采用模块化设计,可实现分散式 MPPT 寻优。采用组串式光伏逆变器的 电站系统通常将组件所产生的直流电流先通过逆变器进行直交流转换,然后再经过汇流、 升压变压和交流配电后并入交流电网。相较于集中式逆变器,组串式逆变器采用模块化设 计,具有多路 MPPT;每路 MPPT 接入的光伏组件输入数量较少,通常为 1-4 组,可实现 分散式 MPPT 寻优。由于接入端较少,当单个组件出现故障问题时只会对该组件对应的模 块发电产生影响,保证了整体光伏系统的发电效率不受单个组件影响,解决了集中式光伏 电站的失配问题。

组串式 MPPT 电压范围宽,可提升系统发电时间与发电量。组串式逆变器的 MPPT 电 压范围较宽,通常为 200V-1000V,可调节性较好。在光照不足或是天气不利于发电的情 况下,光伏组件整体电压会偏低,较宽的 MPPT 电压范围可以实现低输入电压的覆盖,从 而保证了系统的发电时间,提升了整体的发电量。

多个逆变器并联增加了电线损耗,且容易产生谐振问题。相较于集中式逆变器而言, 组串式逆变器单体容量较小,通常为 100KW 及以下;建设相同规模的光伏电站,选择使 用组串式则会增加逆变器数量。多个组串式逆变器将进行并联,电线损耗随着逆变器使用 数量的增加而增大。同时,多个逆变器的并联会导致总谐波的增加,抑制难度加大,谐振 问题较为严重,容易造成电气设备的故障与烧毁。

光伏逆变器主要类型及工作原理

光伏逆变器主要类型及工作原理

集散式逆变器是一种新型逆变器类型,兼具集中式和组串式优势。集散式逆变器是一 种较新的光伏逆变器类型,具备了集中式逆变器和组串式逆变器的特点。集散式逆变器可 理解为集中逆变和分散寻优,首先通过多个组串式逆变器分开进行最大功率峰值跟踪 (MPPT),然后经过汇流后集中逆变成交流电并网。与集中式逆变器相比,集散式逆变器 具备了独立性能优异、发电量高以及整体系统稳定的优势;与组串式逆变器相比,集散式 逆变器采用了分散寻优后的集中汇流逆变,大大降低了系统的设备成本,目前在国内主要 应用于部分领跑者示范基地项目。由于集散式逆变器解决方案的发展起步较晚,项目经验 不够充沛,尚未形成大规模应用;同时由于采用集中逆变的方式,该种解决方案需要采用 专用机房对集中式逆变器进行散热,增大了系统占地的使用面积。

微型逆变器可对单个组件进行 MPPT 控制,发电效率与发电量水平较高。与其余逆变 器不同的是,微型逆变器与每一块光伏组件进行集成,可以对单个组件进行最大功率峰值 跟踪(MPPT)控制,从而大幅提升了系统整体的发电效率与发电量。同时,微型逆变器具 备了体积小、质量轻的特点,无需额外的放置用地,极大地增强了安装的方便程度,主要 适用于户用等中小型电站项目。同等规模的电站,采用微型逆变器将需要更多数量的设备, 系统整体成本明显高于采用集中式或者是组串式逆变器方案的系统。

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资料来源:未来智库

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原文始发于微信公众号(光伏产业通):光伏逆变器主要类型及工作原理

作者 808, ab