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光伏逆变器种类及选型指导
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&&光伏逆变器种类及选型指导
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你可能喜欢光伏逆变器行业流行误区之我见
x光伏逆变器行业及逆变器在光伏电站中的应用存在一些误区，结合个人的理解写一点个人看法，供大家参考。一家之言，如有不妥的地方，请指正。
误区1，是不是组串逆变器可以适应所有应用场景？
“因地制宜、科学设计”是阳光电源提出的光伏电站设计及逆变器选型的理念，已经深入人心。站在客户角度，为了客户价值最大化，针对不同应用场景应该选择不同类型的逆变器。例如，对于大型地面电站推荐集中式逆变器；对于山丘电站推荐多路MPPT集中式逆变器，部分容量小、复杂地形的电站使用组串式；对于工商业屋顶推荐使用组串式逆变器；对于户用屋顶推荐使用单相组串逆变器。
道理也很简单，一种药治一种病，如果一种药治能治百病，工商局和药监局要会找这个厂家谈话。更多信息参考中国能源报上文章《“因地制宜，科学设计”光伏电站逆变器选型指南》，参见：energy.org/qyxw/698.html
误区2，是不是只有组串逆变器才能监控组串的信息？
光伏组串检测或组件检测这个功能，可以集成在逆变器、智能汇流箱或者其它单独的设备。在组串解决方案中，组串逆变器集成了组串检测功能，具有管理组串的能力。集中式逆变器解决方案则是通过智能汇流箱实现组串检测功能，同样具有管理组串管理的能力。组串式方案没有直流汇流箱，但是必须配置交流汇流箱（这点经常会被某些逆变器厂家选择性遗忘）。相对组串式方案，集中式方案成本约低0.2元/W，两种方案发电量持平。这个结论已经在多个对比电站中被反复验证。
误区3，是不是客户只关注初始投资？
LCOE（光伏系统生命周期内平均化度电成本）是光伏电站系统设计、设备选型的最核心的优化目标，也是驱动行业向前健康发展的力量。理性的业主，不仅仅只考虑初始投资，而是关注整个生命周期的度电成本。当前市场已经不是“金太阳”，“特许权”招标时代的市场，客户已经积累了大量的经验，电站设计日趋理性和精细化，客户会更加重视自己的每一分投入。
举个例子，在光伏系统优化设计时，过去的光伏系统组件容量与逆变器容量的配比通常是（1：1），（1:1）配比是否是最优的呢？在以LCOE为目标优化设计时，发现（1:1）并不是最优的配比，而最优的配比可能是（1.2:1），或者是（1.3:1）等等。在当下的实际应用中，已经发现越来越多的电站在使用（1.1:1）的配比。我接触到很多客户，包括业主、投资人、设计院都已经非常重视投资收益率的问题，追求更低的LCOE，客户也是在不断进步中，不能用老眼观看待我们亲爱的客户。关于超配的思想，请参考超配系列三篇文章《光伏系统设计中的组件超配与投资收益提升（一）、（二）、（三）》。参见：http://www./technical_papers/Compensation_module_of_pv_system_design_in_super_distribution_and_investmen
可以参考一个基本的大逻辑，相对于组串式方案，集中式方案投资成本低，收益持平，那么集中式方案LCOE相对更低。
误区4，是不是逆变器效率做到更高已经没有意义？
前面提到，驱动行业向前发展的动力之一是追求更低的LCOE。为了达到更低的LCOE,一是要降低成本，二是要提高发电量收益。当前光伏行业各个产业链，包括组件厂家和逆变器厂家都在不遗余力地在这两个方面做努力。为了提高收益，从系统层面看，需要优化系统设计，从设备层面看需要提高各部件的效率。光伏组件效率提升0.1%的背后是无数汗水和无数的微创新，同样的道理也适用于逆变器。逆变器效率每提高0.1个百分点，背后都隐含着研发人员大量努力的工作，需在在研发、测试等各个环节进行各种技术攻关，代表着当前行业内最高水平的99%效率来之不易。其目的是可以把功率密度做得更大，温升做得更小，寿命更长；还是希望进一步提升投资者的发电量收益。说提高逆变器的效率不重要是对客户不负责任的一种误导，引发这个误区的人完全是酸葡萄心理。
误区5，是不是提升逆变器的性能时都不考虑可靠性？
逆变器属于工业品，具有生产力特性，能帮助客户获得收益。所有逆变器创新活动，都一个隐性前提条件，那就是产品必须可靠、安全，这样的企业才具有可持续发展的前提，请一定要注意这个前提。提升逆变器的性能，尤其是效率，需要多方面的创新和努力，其中使用高效功率器件也是手段之一。逆变器的发展与功率器件的发展是相互促进的。SiC器件比IGBT或MOSFET具有优越性。SiC器件是已经大批量量产的成熟产品，并且已经批量化使用。如果SiC器件不是成熟产品，全球所有做SiC器件的厂家可能都要倒闭，SiC供应商应该不会这么傻，只干一票就跑路了，做一个可持续发展的企业是所有有正常思维的企业家的梦想。SiC的应用已经是潮流，行业发展和技术发展是不会开倒车的。过于担忧SiC器件的可靠性犹如杞人忧天。
误区6,是不是无熔丝的组串逆变器就是安全的？
逆变器直流侧熔丝对于保护逆变器、保护组件、保护整个电站系统的安全是非常有必要的。如果把熔丝这种器件的功能全部否定，如果熔丝没有用，这个器件就可以从世界上消失了，做熔丝的厂家可能就要倒闭了。这是一种因噎废食的误导。
市场上有这样一种组串逆变器，具有3路MPPT,每路MPPT有2个组串。其有两种工作模式，第一种是升压电路工作，六路组串在直流母线不会并联模式，第二种是升压电路旁路后，六路组串会在直流母线处并联模式。如果没有直流侧熔丝，在这两种模式下，都会存在安全隐患。第一种模式，当其中一路组串短路时，虽然不会来自其它四路组件的大电流反灌，但是会来自直流母线电容上的大电流，依然可能会瞬间烧毁端子、线缆，或者因为长时间过流、发热、起火。第二种模式，当组串电压较高并且电压接近相等时，六路组串会在直流母线处并联起来，这时当有一个组串短路时，会来自其它五路组串和直流母线大电流的双重冲击，烧毁设备。
光伏系统中拉弧现象，主因是接线端子没有拧紧，或者是电缆破损等原因，而不是来自熔丝。解决拉弧问题的主要手段是在逆变器或汇流箱中，增加防拉弧监测装置，这也是UL-1699B标准所要求的。
直流侧的安全十分重要，除了熔断器外，防雷保护设计也十分关键，部分厂家为了降低成本，采用压敏电阻式的板级防雷设计，保护能力差，且一旦防雷动作后，需要整机更换，无形中增加了用户的使用成本。
如果每路MPPT都只有两路组串，大大降低了组串配置的灵活性。例如不能使得组件功率和逆变器功率做到最优配置，导致组件功率少配或过配。
误区7，是不是逆变器功率越做越大是逆潮流？
能满足需求的、可以给客户带来更多价值、更多收益的发展趋势就是潮流。考察下2.5MW逆变器和1MW逆变器在电站中使用，哪个更有优势。我们做了测算，结果是使用2.5MW逆变器相比使用1MW,100MW电站可节约投资约1000万， 相当于节省0.1元/W投资 ，同时发电量提升了约1%。为什么呢，（1）因为功率大了后，单位成本降低；（2）逆变器功率的加大，不是简单的功率的提升，在提高功率的同时做了很多技术创新，给客户提供更多的价值，例如功率密度也增加，占地面积相对更小，相对单位重量轻，维护成本也降低，这也是当今欧美光伏发达地区，2MW以上解决方案是大型电站主流解决方案的原因。
误区8，组串逆变器是不是无风扇更好？
有小孩子的家庭应该都经历过，小孩发烧时，家长非常担心，为了更好的保持大脑散热通常会用热毛巾擦拭或者用降温贴贴在脑门和动脉上。如果不采用这种物理法进行辅助降温，小孩的大脑有可能因为高烧而造成永久伤害。
组串逆变器适合应用于工商业屋顶等分布式光伏电站。这种电站的主要特点是高温，而不是风沙，因此逆变器设计时散热是主要考量因素。在烈日炎炎的夏季，屋顶地面附近温度达到60℃以上，组串逆变器面临内部功率损耗带来的热量及外部烘烤。如果有外部风扇的组串逆变器，风扇加速了逆变器散热，以保证逆变器正常工作，同时可以保证内部元器件温度尽可能低，不至于由于内部器件长时间工作在高温下而缩短了使用寿命。而没有外部风扇的组串逆变器，在高温环境下，虽然短时间能工作，但是由于过高的内部温度，产品的可靠性和稳定性存在问题，寿命也是大打折扣的。
经过测试，某厂家无风扇的组串逆变器内部温度比有风扇的组串逆变器温度高10℃，根据寿命评估算法，温度升高10℃，寿命将会缩短一半。同时高温时还存在降功率运行的问题，严重影响用户收益。
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你可能喜欢复旦研发分布式光伏并网逆变器综合测试系统 日08:59 来源：复旦新闻文化网 |&&&&近年来，在节能减排，发展战略新型产业的背景下，国家积极开展了“金太阳”工程，“分布式光伏发电”等一系列政策，扶持和激励太阳能商业化应用，促进新发电与智能电网的产业化，使得中国光伏并网发电的应用得到飞速的发展，和美国一起成为目前世界上光伏发电增长速度最快的国家，随着并网型太阳能光伏发电系统的应用越来越广泛，对光伏系统的质量控制和性能评估的需求也越来越高，中国政府和国家相关测试机构相继投入了大量的人力和物力提高光伏发电系统与装置的质量评估能力。
&&&&但是满足测试能力的高性能实验测试设备绝大多数需要进口，在来自于复旦大学信息科学与工程学院的孙耀杰、林燕丹团队的不懈努力下，研究开发出了国产光伏并网逆变器测试系统，以满足太阳能发电系统的检测之需。该产品将在明天（11月5日）开幕工博会上正式对外展出。
&&&&光伏发电易用、便捷
&&&&孙耀杰教授告诉记者，新能源发电的途径包括风力、光伏、潮汐、地热、生物质等多种方式，其中规模化应用中最成熟的就是风力和光伏，特别是光伏发电和建筑结合方便，使用也更简便一些，适合于大面积推广应用于千家万户和超市、工厂等屋顶的分布式发电。
&&&&但是，由于太阳能板发出的是直流电，需要先转变为交流电才能并入电网。因此，承担这种转变功能的设备――逆变器就成为了光伏发电产业的核心器件之一，目前市面上的逆变器品质参差不齐，无论是家用发电或参与并网发电都有着极大的安全隐患，为了保证生产出来的逆变器品质合格必须要有相应的检测评价手段，特别是可用于现场评价的手段。
&&&&由于实际组件受天气、环境等因素的改变而不可控，最初的检测设备是使用人造光源模拟太阳光来照射实际电池组件，进行长时间的测试，造价很高，调节也不方便，之后有人就采用固定电压源，但是考虑到恒定电压源输出的“电流-电压（I-V）曲线”是一条直线，与实际电池板的I-V曲线会产生较大偏差，为此人们又在检测设备中接入了一个电阻，即利用定电压的直流源和固定电阻近似模拟实际电池板，但动态性能难于评价，因此就出现了利用程控作为PV组件模拟源的方案，但是目前国内制造的检测设备尚不成熟，实际所用的设备绝大多数来自于进口，价格很高。
&&&&为了解决以上这些问题，复旦大学研制了一套新型的检测设备，包括：光伏电池阵列模拟、电网特性模拟电源，以及系统综合测试与评价系统，内嵌主流的国际/国内测试标准和完善的动态MPPT追踪控制评价方法，技术水平达到国际先进水平，完全可以胜任对逆变器的性能检测。
&&&&技术新突破
&&&&光伏电池阵列模拟电源可以不受天气影响，实现全天候不间断测试；能够模拟普通单峰值光伏曲线，还可以模拟阴影遮挡下的多峰值曲线以及随温度和照度变化而变化的曲线族，能够全方位的模拟真实光伏电池阵列的特性，评价并网逆变器MPPT追踪能力和动态过程的误差，实现对逆变器外特性进行动态建模与性能评价。
&&&&“与国外的光伏电池阵列模拟电源相比，我们的模拟源在技术、性能水平上与国外先进水平持平，而电网特性模拟电源，作为我们特有的一些新尝试，又有了新的突破。”孙耀杰说。
&&&&据介绍，普通的电网模拟电源不具备真实电网的双向电能交换能力，在进行长时间的测试或老作时，逆变器产生的电能会变为热量消耗掉，如果能将这一部分无效损耗的电能再利用，节能的水平将大幅度提高。而孙耀杰团队就基于这一点，研发出了具有“反向馈能功能”的模拟源，实现交流测反馈和循环利用，实现电网特性最真实的模拟，能够将85%以上电能回馈至电网，测试、节能两不误。
&&&&此外个体产品功能最大化也是节能的另一体现，此电网特性模拟电源成功实现了“一机两用”，除了作交流电源使用，也可以作为馈能式交流负载使用，模拟阻性、容性、感性以及阻容、阻感性负载，可以用于UPS等交流电源的老化测试。
&&&&为迈入智能电网探索未来基础设施
&&&&孙耀杰教授认为，“分布式光伏发电最适合于东部地区的应用，可以建立小区微网或商业屋顶电站，简单来说就是每家每户利用太阳能自行发电自行使用，多余的电存储起来或卖给电网公司。这样的一种双向用电机制，无疑使得能源利用最大化。”而前一段时间流行的《第三次工业革命》书中能源互联网也描绘出了这样的一幅场景。
&&&&然而要实现这一点，孙耀杰教授认为在技术上还有很多难关需要克服。传统电网难以满足分布式发电大规模接入，同时居民储电、反向卖电对电网的调度、继电保护也是个大考验，由此必须设计出满足智能电网运行机制，具备自适应调控能力的智能化策略，实现大范围的电能协调优化，这样的话，各个系统之间的协调机制和互相影响因素就很复杂，现有测试系统很难在实验室完全复现现场的实际情况，实现复杂工况下的模拟和评价，这就需要研发可用于现场在线测试的综合测试与评价系统，具备现场自适应激励、在线动态建模、云端数据综合等先进功能，模拟电源系统也会因此需要进一步的升级。下一步，研究团队将瞄准光伏发电智能电网的应用，继续研究新型的综合测试系统，争取在智能电网领域做出的开创性研究成果。责任编辑：赵博
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