光伏電站并網(wǎng)逆變器選型思路，多數(shù)符合比例段內(nèi)
在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)及集中式光伏電站的建設(shè)過程中，并網(wǎng)逆變器作為實現(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、運行穩(wěn)定性及投資回報率。
本文將系統(tǒng)闡述并網(wǎng)逆變器選型的技術(shù)要點，通過對功率容量匹配、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，為光伏項目建設(shè)提供科學、系統(tǒng)的選型指導依據(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進行選擇。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
應考慮當?shù)靥栞椛淝闆r、設(shè)備最大工作功率以及在該功率下工作的時間情況，即設(shè) 備的日常工作平均時間、最大負荷情況;
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)計選擇的光伏系統(tǒng)功率不應超過并網(wǎng)逆 變器的最大直流輸入功率。
如果項目建設(shè)地點輻射情況較好，設(shè)備在大多數(shù)時間中達到額定工作功率，那么設(shè)計應當適當留余量，范圍以不超過 15%為宜;
如果項目建設(shè)地點輻射情況一般，設(shè)備在大多數(shù)情況下無法以額定功率發(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，需要考慮最大串聯(lián)組件數(shù)量問題，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
對于設(shè)計規(guī)范的光伏發(fā)電站而言， 逆變器的功率應當與所連接光伏組件的功率相適 宜。兩個系統(tǒng)部分功率的關(guān)系可以通過逆變器最大功率和光伏組件的峰值功率之間的比值 進行描述。
5 獲得最大發(fā)電量
對于旨在獲得最大發(fā)電量的發(fā)電站設(shè)計，應當適當提高并網(wǎng)逆變器負荷程度，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，應當設(shè)置在大約 110%比較合適。
說明：本節(jié)僅從系統(tǒng)容量方面考慮發(fā)電量，實際發(fā)電量有很多考慮環(huán)節(jié)，對于以并網(wǎng) 逆變器參數(shù)、規(guī)格的選擇來提高發(fā)電量的內(nèi)容在本章其他節(jié)敘述。
6 經(jīng)濟型光伏電站
如果要設(shè)計比較經(jīng)濟的發(fā)電站，應避免使用過大容量的逆變器。大容量的集中型并網(wǎng)逆變器由于整體容量的增大，對于相關(guān)設(shè)備的耐壓、過電流有較高的要求，會造成設(shè)備造價增加。
另外，對于在日照條件比較差的地區(qū)，應選用相對容量較小的逆變器，而不以利用全部光照能量為標準選擇逆變器容量。
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、逆變器在部分負載下的效率和送入電網(wǎng)的電量價格。
二、并網(wǎng)逆變器類型的選型確定
對于不同系統(tǒng)規(guī)模，考慮到系統(tǒng)整體效率、最大發(fā)電量等因素，可能會選擇不同方式 的并網(wǎng)逆變器。
1 小功率光伏系統(tǒng)
對于電源電壓為 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;
對于電源電壓為三相 380V 的小型光伏發(fā)電系統(tǒng)，當無適合的三相逆變器時，一般直接選用單相并網(wǎng)逆變器，在這種情況下需要對光伏組件的總數(shù)量進行三等分，相互獨立的每一組組件各自接入一臺單相逆變器上，三個相線上各接入一臺相應的并網(wǎng)逆變器，保證送入三個相線的發(fā)電量相等，當每相的光伏組件功率遠大于逆變器輸入峰值功率時，每一相上也可采用多臺單相并網(wǎng)逆變器，此時接入到逆變器的組件數(shù)量也必須按照逆變器功率 大小進一步均分。
2 中型光伏系統(tǒng)
對于功率在幾十個千瓦左右的中小型光伏系統(tǒng)，需要注意的是實際接入的電壓，因為對于這類容量系統(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 以通過若干個組串逆變器的并聯(lián)實現(xiàn)，當接入電壓較高時，可考慮設(shè)置升壓變壓器。
3 大型光伏系統(tǒng)
對于大規(guī)模太陽能發(fā)電系統(tǒng)，應當盡可能采用大功率的集中型并網(wǎng)逆變器，降低系統(tǒng)復雜程度。當系統(tǒng)發(fā)電功率遠大于并網(wǎng)逆變器功率時， 可將整個光伏系統(tǒng)按照逆變器的容量大小進行分割，采用模塊化并網(wǎng)方式。每一個模塊可采用單臺逆變器，也可采用多臺并 聯(lián)運行。
三、影響逆變器選型的其他因素
1 設(shè)備電壓等級
目前市場上的大功率并網(wǎng)逆變器電壓等級大致有 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)計無隔離變壓器，當采用低壓并網(wǎng)接入方案時，對于和電網(wǎng)電壓等級不同的逆變器應在逆變器輸出端設(shè)置隔離變壓器，
高壓型并網(wǎng)逆變器其內(nèi)部一般設(shè)計了升壓隔離變壓器，當采用高壓并網(wǎng)接入方案時，除非電網(wǎng)電壓與逆變器輸出電壓為同一等級，一般應選用無隔離變壓器的并網(wǎng)逆變器，在逆變 器輸出端單獨設(shè)置隔離型升壓變壓器。
對于不同制造商生產(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)會比較多，相應工作電流會比較大、 但是設(shè)備耐壓降了下來;
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)將會減少，匯流箱的使用數(shù)量也會減少，主電路電流相應會降低，但是設(shè)備耐壓要求比較高，對于控制回路中常規(guī)的開關(guān)器件 的需壓要求也相應提高，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實現(xiàn)隔離并網(wǎng)，隔離變壓器有 2 個作用，一是進行電氣隔離，二是實現(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的直流分量 直接進入交流電網(wǎng)從而危害交流電網(wǎng)中的電氣設(shè)備正常運行，同時增強整個光伏發(fā)電系統(tǒng)
3 輸入極限參數(shù)
3.1 輸入最高電壓
設(shè)計需要考慮并網(wǎng)逆變器跟光伏電池組串的安全配合問題，要求光伏組串最高電壓 (開路電壓)不超過并網(wǎng)逆變器最高輸入直流電壓，應當考慮當?shù)丨h(huán)境溫度對組件電壓的 影響(需要結(jié)合開路電壓溫度系數(shù)進行計算)。一般情況下應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。
對于集中型，輸入端口數(shù)大多數(shù)按照 MPPT 數(shù)量來定，如果設(shè)備僅有 1 路 MPPT，那么通常會僅有 1 路端口輸入，如果是2 個 MPPT(比如某些廠家的 500KW 并網(wǎng)逆變器由 2 臺 250KW 并網(wǎng)逆變器組成)即有 2 路輸入，對于主從結(jié)構(gòu)的設(shè)備，通常會只有 1 路(銅 排)，系統(tǒng)按照實時容量來自行分配工作設(shè)備模塊，但是大多數(shù)廠商可以提供選件，就是 說增加路數(shù)，前提是增加控制開關(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。
對于組串型，一般會有多路輸入，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 3 路輸入，每路最大電流為 7.5A， 就是說我們在選擇組件時電流不可以超過 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)逆變器每降低一個百分點，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，在設(shè)計時優(yōu)先選擇高效率并網(wǎng)逆變器，但是對于效率 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 曲線來舉例說明。
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)品效率并沒有達到 98%，同時我們可以看到，逆變器效率在25%左右功率下才接近 98%線，也就是說在低負荷時逆變效率比較低。
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%的功率時即可達到 95%以上的效率，并且效率就高于 95.5%，在 8.4%額定功率即可達到效率高于 97% ，該款產(chǎn)品內(nèi)部也是由若干個模塊采用主從結(jié)構(gòu)設(shè)計，這種設(shè)計在低功率時僅啟動部分模塊工作，而把其他模塊的負荷都加到單個模塊上，使單個模塊達到高效率的高負荷，因此可以使總體效率比較高。
對于并網(wǎng)逆變器，由于光伏系統(tǒng)相當一部分時間內(nèi)沒有工作在滿負荷，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系統(tǒng)且嚴謹?shù)倪^程，需綜合考量功率匹配、轉(zhuǎn)換效率、防護等級、電網(wǎng)適應性等核心參數(shù)。通過全面對比與科學評估，才能選出契合項目需求、兼具可靠性與經(jīng)濟性的最優(yōu)機型，為光伏發(fā)電系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運行筑牢根基。
文章來源：新能源光伏電氣設(shè)計 I 光伏電站并網(wǎng)逆變器選型思路與要點探討