在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)及集中式光伏電站的建設(shè)過(guò)程中，并網(wǎng)逆變器作為實(shí)現(xiàn)交直流電能轉(zhuǎn)換的核心設(shè)備，其選型方案直接影響系統(tǒng)的發(fā)電效率、運(yùn)行穩(wěn)定性及投資回報(bào)率。

本文將系統(tǒng)闡述并網(wǎng)逆變器選型的技術(shù)要點(diǎn)，通過(guò)對(duì)功率容量匹配、設(shè)備類型選擇及關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)解析等核心環(huán)節(jié)的深入分析，為光伏項(xiàng)目建設(shè)提供科學(xué)、系統(tǒng)的選型指導(dǎo)依據(jù)。

一、 逆變器容量的選型確定

并網(wǎng)逆變器作為光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，它的選擇直接關(guān)系到系統(tǒng)的效率、輸出電 能質(zhì)量、電站的穩(wěn)定性以及最終的發(fā)電量， 因此必須從多方面綜合考慮來(lái)進(jìn)行選擇。并網(wǎng)逆變器的功率通常跟光伏系統(tǒng)容量相等，但需要考慮以下幾種情況：

1 工作情況

應(yīng)考慮當(dāng)?shù)靥?yáng)輻射情況、設(shè)備最大工作功率以及在該功率下工作的時(shí)間情況，即設(shè) 備的日常工作平均時(shí)間、最大負(fù)荷情況;

2 設(shè)備余量

考慮選型并網(wǎng)逆變器的最大直流輸入功率，設(shè)計(jì)選擇的光伏系統(tǒng)功率不應(yīng)超過(guò)并網(wǎng)逆 變器的最大直流輸入功率。

如果項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)輻射情況較好，設(shè)備在大多數(shù)時(shí)間中達(dá)到額定工作功率，那么設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)留余量，范圍以不超過(guò) 15%為宜;

如果項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)輻射情況一般，設(shè)備在大多數(shù)情況下無(wú)法以額定功率發(fā)電，那么可以降低并網(wǎng)逆變器容量或者選擇相同容量，以選擇相同容量為宜。

3 組串情況

在確定系統(tǒng)容量時(shí)，需要考慮最大串聯(lián)組件數(shù)量問(wèn)題，以確定最終總光伏系統(tǒng)功率。

4 提高效率和發(fā)電量的選擇

對(duì)于設(shè)計(jì)規(guī)范的光伏發(fā)電站而言， 逆變器的功率應(yīng)當(dāng)與所連接光伏組件的功率相適 宜。兩個(gè)系統(tǒng)部分功率的關(guān)系可以通過(guò)逆變器最大功率和光伏組件的峰值功率之間的比值 進(jìn)行描述。

5 獲得最大發(fā)電量

對(duì)于旨在獲得最大發(fā)電量的發(fā)電站設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)提高并網(wǎng)逆變器負(fù)荷程度，即上述的逆變器最大功率和光伏組件的峰值功率之間的比值，應(yīng)當(dāng)設(shè)置在大約 110%比較合適。

說(shuō)明：本節(jié)僅從系統(tǒng)容量方面考慮發(fā)電量，實(shí)際發(fā)電量有很多考慮環(huán)節(jié)，對(duì)于以并網(wǎng) 逆變器參數(shù)、規(guī)格的選擇來(lái)提高發(fā)電量的內(nèi)容在本章其他節(jié)敘述。

6 經(jīng)濟(jì)型光伏電站

如果要設(shè)計(jì)比較經(jīng)濟(jì)的發(fā)電站，應(yīng)避免使用過(guò)大容量的逆變器。大容量的集中型并網(wǎng)逆變器由于整體容量的增大，對(duì)于相關(guān)設(shè)備的耐壓、過(guò)電流有較高的要求，會(huì)造成設(shè)備造價(jià)增加。

另外，對(duì)于在日照條件比較差的地區(qū)，應(yīng)選用相對(duì)容量較小的逆變器，而不以利用全部光照能量為標(biāo)準(zhǔn)選擇逆變器容量。

另外，提高發(fā)電效率和縮短投資回收周期還要取決于日照條件、逆變器在部分負(fù)載下的效率和送入電網(wǎng)的電量?jī)r(jià)格。

二、并網(wǎng)逆變器類型的選型確定

對(duì)于不同系統(tǒng)規(guī)模，考慮到系統(tǒng)整體效率、最大發(fā)電量等因素，可能會(huì)選擇不同方式 的并網(wǎng)逆變器。

1 小功率光伏系統(tǒng)

對(duì)于電源電壓為 220V 的小型光伏發(fā)電系統(tǒng)，一般直接選用與光伏組件峰值功率接近的單相逆變器;

對(duì)于電源電壓為三相 380V 的小型光伏發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)無(wú)適合的三相逆變器時(shí)，一般直接選用單相并網(wǎng)逆變器，在這種情況下需要對(duì)光伏組件的總數(shù)量進(jìn)行三等分，相互獨(dú)立的每一組組件各自接入一臺(tái)單相逆變器上，三個(gè)相線上各接入一臺(tái)相應(yīng)的并網(wǎng)逆變器，保證送入三個(gè)相線的發(fā)電量相等，當(dāng)每相的光伏組件功率遠(yuǎn)大于逆變器輸入峰值功率時(shí)，每一相上也可采用多臺(tái)單相并網(wǎng)逆變器，此時(shí)接入到逆變器的組件數(shù)量也必須按照逆變器功率 大小進(jìn)一步均分。

2 中型光伏系統(tǒng)

對(duì)于功率在幾十個(gè)千瓦左右的中小型光伏系統(tǒng)，需要注意的是實(shí)際接入的電壓，因?yàn)閷?duì)于這類容量系統(tǒng)通常接入功率不大，甚至可以選擇單相接入，即單相并網(wǎng)逆變器，也可 以通過(guò)若干個(gè)組串逆變器的并聯(lián)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)接入電壓較高時(shí)，可考慮設(shè)置升壓變壓器。

3 大型光伏系統(tǒng)

對(duì)于大規(guī)模太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)盡可能采用大功率的集中型并網(wǎng)逆變器，降低系統(tǒng)復(fù)雜程度。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)電功率遠(yuǎn)大于并網(wǎng)逆變器功率時(shí)， 可將整個(gè)光伏系統(tǒng)按照逆變器的容量大小進(jìn)行分割，采用模塊化并網(wǎng)方式。每一個(gè)模塊可采用單臺(tái)逆變器，也可采用多臺(tái)并 聯(lián)運(yùn)行。

三、影響逆變器選型的其他因素

1 設(shè)備電壓等級(jí)

目前市場(chǎng)上的大功率并網(wǎng)逆變器電壓等級(jí)大致有 2 種，一種為低電壓類型，其輸出電壓在 400V 以下，另一種為高電壓型，其輸出電壓為 10KV。

輸出電壓在 400V 以下的逆變 器又因生產(chǎn)廠家所采用的技術(shù)不同，逆變器的輸出電壓各異， 主要的輸出電壓類別有：

270V 、300V 、315V 、328V 、380V 、400V 等，其內(nèi)部一般設(shè)計(jì)無(wú)隔離變壓器，當(dāng)采用低壓并網(wǎng)接入方案時(shí)，對(duì)于和電網(wǎng)電壓等級(jí)不同的逆變器應(yīng)在逆變器輸出端設(shè)置隔離變壓器，

高壓型并網(wǎng)逆變器其內(nèi)部一般設(shè)計(jì)了升壓隔離變壓器，當(dāng)采用高壓并網(wǎng)接入方案時(shí)，除非電網(wǎng)電壓與逆變器輸出電壓為同一等級(jí)，一般應(yīng)選用無(wú)隔離變壓器的并網(wǎng)逆變器，在逆變 器輸出端單獨(dú)設(shè)置隔離型升壓變壓器。

對(duì)于不同制造商生產(chǎn)的并網(wǎng)逆變器，逆變器的最高直流輸入電壓會(huì)有所不同，小功率逆變器的電壓比大功率逆變器要低許多，不同電壓制式的國(guó)家所推出的并網(wǎng)逆變器其最高 輸入電壓也是不同的，例如日本的 TMAIC 公司，產(chǎn)品最高輸入電壓為：610V，而歐洲和我國(guó)主要產(chǎn)品最高電壓一般在 850V-1000V 范圍。

低輸入電壓的并網(wǎng)逆變器必然電池組串的并聯(lián)數(shù)會(huì)比較多，相應(yīng)工作電流會(huì)比較大、 但是設(shè)備耐壓降了下來(lái);

高輸入電壓的并網(wǎng)逆變器串聯(lián)數(shù)增大，但并聯(lián)數(shù)將會(huì)減少，匯流箱的使用數(shù)量也會(huì)減少，主電路電流相應(yīng)會(huì)降低，但是設(shè)備耐壓要求比較高，對(duì)于控制回路中常規(guī)的開(kāi)關(guān)器件 的需壓要求也相應(yīng)提高，一般必須采用串極使用。

2 隔離并網(wǎng)要求

逆變器一般采用隔離變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)隔離并網(wǎng)，隔離變壓器有 2 個(gè)作用，一是進(jìn)行電氣隔離，二是實(shí)現(xiàn)升壓，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的電氣隔離主要目的是防止逆變前級(jí)的直流分量 直接進(jìn)入交流電網(wǎng)從而危害交流電網(wǎng)中的電氣設(shè)備正常運(yùn)行，同時(shí)增強(qiáng)整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)

3 輸入極限參數(shù)

3.1 輸入最高電壓

設(shè)計(jì)需要考慮并網(wǎng)逆變器跟光伏電池組串的安全配合問(wèn)題，要求光伏組串最高電壓 (開(kāi)路電壓)不超過(guò)并網(wǎng)逆變器最高輸入直流電壓，應(yīng)當(dāng)考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度對(duì)組件電壓的 影響(需要結(jié)合開(kāi)路電壓溫度系數(shù)進(jìn)行計(jì)算)。一般情況下應(yīng)選用最高輸入電壓大于 900V 的產(chǎn)品。

3.2 最大輸入電流及接入端品數(shù)量

目前的并網(wǎng)逆變器分為 2 類，一類為集中型，一類為組串型。

對(duì)于集中型，輸入端口數(shù)大多數(shù)按照 MPPT 數(shù)量來(lái)定，如果設(shè)備僅有 1 路 MPPT，那么通常會(huì)僅有 1 路端口輸入，如果是2 個(gè) MPPT(比如某些廠家的 500KW 并網(wǎng)逆變器由 2 臺(tái) 250KW 并網(wǎng)逆變器組成)即有 2 路輸入，對(duì)于主從結(jié)構(gòu)的設(shè)備，通常會(huì)只有 1 路(銅 排)，系統(tǒng)按照實(shí)時(shí)容量來(lái)自行分配工作設(shè)備模塊，但是大多數(shù)廠商可以提供選件，就是 說(shuō)增加路數(shù)，前提是增加控制開(kāi)關(guān)的數(shù)量、或者使用銅排方式，直接在銅排上匯流。

因此，輸入端口數(shù)需要仔細(xì)向廠商相關(guān)工程師了解，這樣才能確定設(shè)備的最大輸入電流在設(shè)備輸入端的分配情況。

對(duì)于組串型，一般會(huì)有多路輸入，但是每路都有最大輸入電流限制，

例如某組串型并網(wǎng)逆變器，輸入為 3×7.5A，就是說(shuō) 3 路輸入，每路最大電流為 7.5A， 就是說(shuō)我們?cè)谶x擇組件時(shí)電流不可以超過(guò) 7.5A，還需要考慮一定余量。

4 系統(tǒng)效率

作為光伏系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，并網(wǎng)逆變器每降低一個(gè)百分點(diǎn)，就意味著 1%的發(fā)電量的損失，因此，在其他條件符合需求時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先選擇高效率并網(wǎng)逆變器，但是對(duì)于效率 并不是單純看最高效率、歐洲效率， 而是需要看效率曲線，以以下幾款并網(wǎng)逆變器的效率 曲線來(lái)舉例說(shuō)明。

以下是某品牌功率為 500KW 并網(wǎng)逆變器效率曲線

從曲線圖可以看出該產(chǎn)品效率并沒(méi)有達(dá)到 98%，同時(shí)我們可以看到，逆變器效率在25%左右功率下才接近 98%線，也就是說(shuō)在低負(fù)荷時(shí)逆變效率比較低。

下面的曲線圖為另一品牌功率為 500KW 并網(wǎng)逆變器效率曲線。

從曲線圖可以看到設(shè)備在2%的功率時(shí)即可達(dá)到 95%以上的效率，并且效率就高于 95.5%，在 8.4%額定功率即可達(dá)到效率高于 97% ，該款產(chǎn)品內(nèi)部也是由若干個(gè)模塊采用主從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)在低功率時(shí)僅啟動(dòng)部分模塊工作，而把其他模塊的負(fù)荷都加到單個(gè)模塊上，使單個(gè)模塊達(dá)到高效率的高負(fù)荷，因此可以使總體效率比較高。

對(duì)于并網(wǎng)逆變器，由于光伏系統(tǒng)相當(dāng)一部分時(shí)間內(nèi)沒(méi)有工作在滿負(fù)荷，因此我們需要優(yōu)先選擇能夠在大多數(shù)符合比例段內(nèi)都能達(dá)到較高效率的設(shè)備。

綜上所述，光伏并網(wǎng)逆變器的選型是一個(gè)系統(tǒng)且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^(guò)程，需綜合考量功率匹配、轉(zhuǎn)換效率、防護(hù)等級(jí)、電網(wǎng)適應(yīng)性等核心參數(shù)。通過(guò)全面對(duì)比與科學(xué)評(píng)估，才能選出契合項(xiàng)目需求、兼具可靠性與經(jīng)濟(jì)性的最優(yōu)機(jī)型，為光伏發(fā)電系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行筑牢根基。

文章來(lái)源：新能源光伏電氣設(shè)計(jì) I 光伏電站并網(wǎng)逆變器選型思路與要點(diǎn)探討