太陽能逆變器對光伏系統(tǒng)的影響

　　在光伏系統(tǒng)中，太陽能逆變器的成本不到5%，但卻是發(fā)電效率的決定性因素之一。在組件等附件完全一致的情況下，如果選用不同的逆變器，系統(tǒng)的總發(fā)電量會有5%到10%的差異。這種差異主要是由逆變器引起的。MPPT效率是決定光伏逆變器發(fā)電能力的關(guān)鍵因素，其重要性甚至超過了光伏逆變器本身的效率。MPPT效率等于硬件效率乘以軟件效率。硬件效率主要取決于采樣電路的精度、MPPT電壓范圍和MPPT路徑的數(shù)量。

　　太陽能逆變器對光伏系統(tǒng)的影響

　　最大功率點跟蹤(MPPT)是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù)。是指根據(jù)不同的環(huán)境溫度和光照強度，調(diào)整光伏陣列的輸出功率，使光伏陣列始終輸出最大功率。

　　MPPT采樣電路的精度

　　實現(xiàn) MPPT 的方法有很多種。但是，無論采用哪種方法，都需要先測量元件功率的變化，然后再對變化做出反應(yīng)。這個過程中最關(guān)鍵的組件是電流傳感器。其測量精度和線性誤差將直接決定硬件效率。電流傳感器主要有兩種：閉環(huán)型和開環(huán)型。開環(huán)電流傳感器一般為電壓型，體積小，重量輕，無插頭損耗，成本低，線性精度可達99%。其總測量誤差約為1%。閉環(huán)電流傳感器頻帶范圍廣，精度高，響應(yīng)時間快，抗干擾能力強。其線性精度約為 99。

　　當天氣條件發(fā)生劇烈變化時，閉環(huán)傳感器具有優(yōu)勢。

　　閉環(huán)電流傳感器

　　開環(huán)電流傳感器

　　MPPT電壓范圍

　　功率逆變器的工作電壓范圍與 逆變器的電氣拓撲結(jié)構(gòu)和逆變器的輸出電壓有關(guān)。組串式逆變器和分布式逆變器采用兩級電氣拓撲結(jié)構(gòu)。MPPT工作電壓范圍為250-850V。集中式逆變器采用單級結(jié)構(gòu)，其輸出電壓有270V、315V、400V等規(guī)格。輸入MPPT有450-850V、500-850V、570-850V等電壓范圍，單級結(jié)構(gòu)有組串式逆變器，只有一個DC-AC逆變器。其輸出電壓為400V，MPPT輸入電壓范圍為570-850V。從應(yīng)用的角度來看，每種逆變器都有自己的優(yōu)缺點。

　　從逆變器的角度來看，對于輸出電壓較高的逆變器，如果功率等級相同，電流越小效率越高。與兩級結(jié)構(gòu)相比，單級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)更簡單，可靠性更高，成本更低，成本更低。

　　從系統(tǒng)的角度來看，如果逆變器的MPPT電壓范圍較寬，則可以早起晚停，發(fā)電時間更長。

　　根據(jù)電壓源串聯(lián)原理，系統(tǒng)輸出電壓相加，電流不變。光伏組件串聯(lián)后，輸出電流由最小面板數(shù)決定。由于組件原材料、加工工藝、陰影、灰塵等的影響，如果降低一個組件的功率，則該系列組件的功率也會降低。因此，應(yīng)盡量減少串聯(lián)元件的數(shù)量，增加并聯(lián)元件的數(shù)量，以減少元件一致性帶來的影響。

　　MPPT 循環(huán)

　　目前，組串式逆變器有1-5個MPPT回路，工頻集中式逆變器也有1-3個MPPT回路。分布式逆變器集成了匯流箱和MPPT升壓。有多個MPPT，還有一個高頻模塊化集中逆變器。每個模塊都有一個 MPPT。這個解決方案是艾默生在2010年推出的，但是可能因為當時技術(shù)還不成熟，市場反應(yīng)不太理想。

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　　從解決失配問題的角度來看，MPPT越多越有利。從穩(wěn)定性和效率的角度來看，MPPT 數(shù)量越少越好，因為 MPPT 數(shù)量的增加往往會導(dǎo)致系統(tǒng)成本更高、穩(wěn)定性更差、損耗更大。因此，需要結(jié)合實際的地形需求選擇合適的方案。理論上，元件的不一致性應(yīng)該超過0.5%，那么就有了一些操作值。

　　功能損失：MPPT算法有很多，如干擾觀測法、增量電導(dǎo)法、電導(dǎo)增量法等。無論采用哪種算法，日照強度都是通過不斷變化的直流電壓來判斷的，因此無法避免誤差。例如，當電壓實際處于最佳工作點時， 逆變器仍會嘗試改變電壓來判斷是否為最佳工作點。如果 MPPT 環(huán)路增加，損失會更大。

　　測量損耗：當MPPT工作時，逆變器必須測量電流和電壓。一般來說，電流越大，抗干擾能力越大，誤差越小。2回路MPPT的電流是4回路MPPT的2倍，誤差大大降低。例如某公司50kW太陽能逆變器 采用開環(huán)直流電流傳感器HLSR20-P，電流為20A，誤差為1%。當輸入電流小于 0.5A 時，經(jīng)常會出現(xiàn)錯誤。當輸入電流小于0.2A時，基本無法工作。

　　電路損耗：MPPT主電路有一個電感和一個開關(guān)晶體管，在工作過程中也會產(chǎn)生損耗。一般來說，電流越大，電感值越低，損耗越小。

　　下圖是兩個不同地方不同MPPT逆變器的實際發(fā)電量。從圖中可以看出，在沒有遮擋的平坦區(qū)域，兩臺逆變器的發(fā)電量是差不多的。在山區(qū)或一般遮光條件下的屋頂上，兩級多路MPPT逆變器具有較高的發(fā)電能力。

　　概括

　　逆變器MPPT技術(shù)的多樣性給電站設(shè)計帶來了極大的便利。結(jié)合實際科學(xué)設(shè)計，針對不同地形、不同光照條件，選擇不同的逆變器，降低電站成本，提高經(jīng)濟效益。山地電站和屋頂電站存在不一致、偏遮擋的現(xiàn)象，不同的山地有不同的遮擋特性，導(dǎo)致組件不匹配問題。建議選擇多路MPPT、寬電壓范圍的兩級逆變器，可以延長早晚發(fā)電時間。在沒有遮蔽物和良好照明條件的平坦區(qū)域。

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