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向陽太陽能發(fā)電之三種逆變方案簡介

時間:2019-08-06 來源：未知

　　太陽能轉(zhuǎn)化為電能的光伏效應(yīng)，然后是最大功率跟蹤MPPT相關(guān)的原理和控制方式。今天我們來聊聊目前光伏系統(tǒng)的幾種逆變方案——集中式、組串式和集散式~

　　集中式逆變方案

　　集中式逆變是光伏組串經(jīng)過匯流箱匯流，能量輸送到逆變器之后，再集中把電能從直流變?yōu)榻涣鳌?/div>

　　集中式逆變器通常采用單極兩電平三相全橋的拓?fù)洌蠊β蔍GBT和SVPWM調(diào)制算法，通過LCL或LC濾波器濾波后來使輸出達(dá)到要求。隨著三電平的大功率IGBT的出現(xiàn)，目前很多都是以三電平的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，或著運(yùn)用兩電平IGBT來搭建三電平的電路拓?fù)洹?/div>

　　集中式逆變的功率等級一般都較高，目前主流的式額定功率500KW，當(dāng)然，也有630KW和800KW的逆變器。一般以1MW為一個發(fā)電單元，即1MW的光伏組件功率分別輸送到兩臺500KW的逆變器，再經(jīng)過一個雙分裂變壓器把電能輸送到主變壓器，再進(jìn)行升壓并網(wǎng)。集中的MPPT，集中逆變。

　　集中式的主要優(yōu)勢在于：

　　逆變器數(shù)量較少，便于管理；

　　諧波含量和直流分量少，電能質(zhì)量較高；

　　逆變器集成度高，功率密度較大，成本低；

　　發(fā)電太陽能逆變部分的各種保護(hù)齊全，可靠性高；

　　PFC功能和低電壓穿越功能，電網(wǎng)的調(diào)節(jié)性好。

　　作為目前的主流方案，經(jīng)過大規(guī)模的市場驗(yàn)證，從技術(shù)上來說，還存在著幾點(diǎn)不足：

　　逆變器直流和交流側(cè)的傳輸電壓等級較低，造成較大的線損；

　　由于是在逆變器實(shí)現(xiàn)MPPT，所以，單臺500KW的逆變器只有一路或者兩路MPPT，也就是1MW有兩路或者四路。而對于有200多串光伏組串的1MW單元來說，MPPT的數(shù)量少，很容易受到現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境的影響(如陰影遮擋、組件傾斜角不一致，溫度和光照強(qiáng)度等)，導(dǎo)致無法跟蹤到最大功率點(diǎn)，造成發(fā)電損失。

　　集中式逆變器的功率較大，一般用于日照資源豐富的大型區(qū)域，系統(tǒng)的總功率大，一般是兆瓦級以上。

　　組串式逆變方案

　　組串式逆變，可見其功率等級較集中式肯定小得多，即小功率得逆變。組串式是將光伏方陣中得每1~2個光伏組串連接至指定的逆變器的直流輸入端，各自完成DC-AC的轉(zhuǎn)變。組串式通常采用兩級三電平三相半橋拓?fù)洌x用小功率的IGBT和SVPWM調(diào)制算法，也是通過LCL或LC濾波器濾波后輸出。

　　組串式常見的功率等級有20KW、28KW、33KW、40KW和50KW等。如50KW，其額定功率為47.5KW，每臺逆變器具有四路MPPT，MPPT的電壓范圍正常為200~1000V，額定輸出電壓3x288/500V+PE。組串式具有多路MPPT功能，能夠極大地提高抗外部復(fù)雜環(huán)境影響的能力，提高發(fā)電質(zhì)量和效率。組串式是分散MPPT，分散逆變。

　　組串式逆變器適的主要優(yōu)勢在，采用模塊化設(shè)計(jì)，每個光伏串對應(yīng)一個逆變器，直流端具有MPPT，交流端并聯(lián)并網(wǎng)。不受組串間模塊差異和陰影遮擋的影響，同時減少了光伏電池組件最佳工作點(diǎn)和逆變器不匹配的情況。

　　雖然組串式逆變器占地少，MPPT數(shù)量多，但是也存在不足的地方：

　　一個箱式變壓器下并聯(lián)40多臺組串逆變器，存在著諧振的風(fēng)險。并且總諧波也高，單臺的THD可能很低，但是如果超過40臺并聯(lián)時，總諧波可能就比較大了，且較難抑制；

　　組串式逆變器是靠近光伏組件安裝的，交流輸出側(cè)的交流電傳輸時長距離低壓傳輸，傳輸損耗較大；

　　組串式逆變器箱體小，功率密度高，對散熱的要求也就大。沒有直流斷路器、交流斷路器和直流熔斷器，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，較難斷開；

　　多機(jī)并聯(lián)，零電壓穿越功能、無功調(diào)節(jié)和有功調(diào)節(jié)等功能較難實(shí)現(xiàn)。

　　集散式逆變方案

　　集散式逆變器是將MPPT和DC/DC升壓集成到光伏智能控制器中，然后集中將升壓后的直流電轉(zhuǎn)為交流電。采用單體1MW的逆變器，光伏智能控制器輸出電壓抬升至DC800V左右，對比于集中式降低了直流線損。同時提高了交流輸出電壓，從而降低了交流線損。

　　其主要特點(diǎn)是把MPPT功能前置到了匯流箱，并在匯流箱增加了DC/DC升壓功能以及智能檢測功能，這樣的匯流箱我們稱之為光伏智能控制器。輸入為16路電池組串，可做到每兩個組串對應(yīng)一路MPPT，每個匯流箱可具有８路MPPT功能，則每兆瓦對應(yīng)112路MPPT，光伏控制器的輸出為DC820V。集散式方案的逆變器不再是主流的500KW機(jī)型，而是1MW機(jī)型，逆變器的輸出電壓同時提升至AC520V，這樣使得箱式變壓器只需雙繞組變壓器，而且省了一套箱式變壓器低壓側(cè)電纜和開關(guān)。集散式逆變方案融合了組串式逆變器和集中式逆變器各自的優(yōu)點(diǎn)：分散跟蹤控制、集中并網(wǎng)。其在穩(wěn)定性方面優(yōu)于組串式，在發(fā)電收益方面大大超過集中式，同時輸出電能質(zhì)量和并網(wǎng)性能方面保持了集中式的優(yōu)點(diǎn)。這一改進(jìn)主要有以下幾點(diǎn)：節(jié)省初始投資、提升發(fā)電量和高智能易維護(hù)

　　理論上該方案融合了集中式和組串式的優(yōu)勢，既有多路MPPT跟蹤，又能進(jìn)行大型集中逆變。但實(shí)際設(shè)計(jì)時光伏智能控制器的穩(wěn)定性、多路MPPT協(xié)調(diào)工作及零電壓穿越功能、無功調(diào)節(jié)和有功調(diào)節(jié)等核心技術(shù)問題是集散式逆變器制造廠家需要重點(diǎn)關(guān)注和解決的。