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集中式与组串式逆变器的优缺点比较
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选择中功率组串式逆变器的必备知识
www.whhdgk.com光伏逆变器竞争激烈，百花齐放，百家争鸣，各个厂家都在费尽心机，让自己的产品与众不 同，有的厂家以控制成本为主，价格上做到极低，有的厂家以控制功率密度为主，把尺寸做 到极小，有的厂家着重提升效率，有的厂家喜欢新型器件，有的厂家追求自然冷却，把无风 扇进行到底。 光伏逆变器涉及电力电子，智能控制，机械结构，电能质量等多个学科，是一个系统工程， 逆变器的体积、重量、效率、噪声、电压范围、温度等每一个参数指标都很重要，如果单纯 片面去追求某一两个技术指标的完美，会牺牲逆变器的其它性能，造成综合性能变差。 中庸思想贯穿中华五千年的文明史，其核心就是凡事不可太过，日中则移，月满则亏，器满 则倾， 水满则溢， 物极必反。 中庸之道不是说不追求完美， 而是在均衡的基础上再追求完美， 电子技术发展是日新月异， 新技术成为市场上销售的新亮点， 但并不是所有的新技术都完美 无缺的，并不是所有的老技术都是过时的，新技术与旧技术也没有绝对的界限。以适度超前 为原则，均衡发展为目标，从实际出发，采取新老技术相结合的方式，从用户的角度出发， 在生命周期内实现收益最大化，才是逆变器设计选型中庸之道。 50/60KW 功率等级的逆变器，是国内大型屋顶，山丘，地面等光伏电站用得最多的逆变器， 国内各个厂家设计的侧重点不一样，路线风格也是多种多样。 一、散热方案与体积重量的选取 组串式逆变器散热方式主要有自然冷却和强制冷风两种， 针对 50KW 功率等级的组串式逆变 器散热能力对比实验发现两种散热方式的不同之处： 1.自然冷却：散热效果差，高温环境下出现降额运行，导致发电量损失，影响投资方收益。 2.强制冷风：散热效果优，有利于延长逆变器的使用寿命，并保障高效工作。 强制冷风采用的风扇又分为高速风扇和中速风扇两种： （1）高速风扇： 优点：减少散热器的体积和重量 缺点：增加噪声，风扇使用寿命较短 （2）中速风扇： 优点：风扇的使用寿命长 缺点：散热器较大 目前市面上国内逆变器厂家有以下方案：www.whhdgk.comA、大面积自然散热。采用分立器件，把热源分散，散热器体积很大、很重，逆变器尺寸做 得很大，60KW 逆变器重量可以达到约 70kg。 这种方案的缺点是成本高， 安装和维护不方便， 如果是安装在屋顶， 搬运是一件很困难的事。 B、自然散热。同时又为了缩小体积，采用了降额设计，实际最大输出功率比型号宣称功率 小。这种方案一般在逆变器周围环境温度达到 50 度以上时逆变器就会开始降低输出功率。 这种方案的缺点：一是组件配板少，二是在夏天中午发电高峰期间，逆变器安装在室外，周 围环境温度很容易超过 50 度，降额输出会造成发电量的损失，严重影响客户的收益。 C、 强制高速风冷。 为了做到全球体积最小重量最轻的逆变器， 采用业界最高速的散热风扇。 这种方案在安装运维方面的好处比较明显，但同时缺点也明显： 1.风扇运转声音特别大，特别尖锐； 2.风扇的寿命很难保证，高速风扇的选型很考究，一般的风扇规格都会定义多少度环境温度 下可工作多少小时，需要选择一款高性能的风扇确保在各种严苛的环境下长期工作； 3.为了散热方面的要求，受输出电流的限制，输出电压设计偏高，元器件的耐压选型如果裕 量不足，会使得元器件会经常工作在超负荷的状态，影响元器件寿命。 D、智能风冷。采用中速的散热调速风扇，低功率工作时自然散热，高功率时强制风冷，这 个方案兼顾自然散热声音小和强制风冷体积小的优点， 又克服了自然散热体积大重量重和强 制高速风冷噪声大的缺点，是目前最合适的方案。 二、MPPT 路数与发电量及效率 现在很多招标文件中明确要求 MPPT 至少要 x 路。那实际上是否 MPPT 路数越多越好呢？这 需要从实际条件来辩证的看待这个问题。 如果组件不一致、组件安装角度或者朝向不一样，从解决失配问题的角度来说，MPPT 数量 越多越有利。 但组件不一致这个问题的根本解决办法是选择优质的组件， 而不是多增加一路 MPPT。组件的安装角度和朝向是依应用场景而决定的。 另外一面从稳定性和效率上来说，MPPT 数量越多，系统成本越高；且固定额定功率下每一 路 MPPT 电流越小，最大功率追踪的稳定性越差，损耗越多，发电量越差。那么如何理解固 定额定输出功率条件下，MPPT 路数越多，损耗越大呢？ A.功能损耗：MPPT 算法很多，有干扰观察法、增量电导法、电导增量法等等，不管是哪一 种算法，都是通过持续不断改变直流电压，去判断阳光的强度变化，因此都会存在误差，比 如说当电压实际正处于最佳工作点时， 逆变器还是会尝试改变电压， 使得实际工作在非最大www.whhdgk.com功率点，多一路 MPPT，就会多一些损耗。 B.测量损耗：MPPT 工作时，逆变器需要测量电流和电压。一般来说，电流越大，抗干扰能 力就越大， 误差就越少， 2 路 MPPT 比 4 路 MPPT 电流大 1 倍， 误差就少一倍。 如某公司 50KW 的逆变器，使用开环直流电流传感器 HLSR20-P，电流为 20A，误差为 1%，当输入电流小于 0.5A 时，误差就经常发生，当输入电流小于 0.2A 时，就基本上不能工作了。 C.电路损耗：MPPT 主电路有一个电感和一个开关管，在运行时也会产生损耗。一般来说， 电流越大，电感量可以做得更小，损耗就越少。 下图是在两个不同的地方，选择不同 MPPT 数量的逆变器实际发电量的示意图，由图可以看 出，在平地无遮挡光照好的地区，两种逆变器发电量相差不多，在山地或者屋顶有遮挡光照 条件一般的地区，双级多路 MPPT 的逆变器发电量高。逆变器 MPPT 技术的多样性， 给电站设计带来了极大的便利。 光伏电站设计人员应结合实际， 科学设计，不同的地形，不同的光照条件，选择不同的逆变器，从而降低电站成本，提高经 济效益。 A.复杂山丘电站和多面屋顶电站，存在朝向不一致和局部遮挡的现象，且不同的山丘遮挡特 性不一样，带来组件失配问题，建议选择 2 路以上 MPPT 逆变器，可以增加早晚发电时间； B.比较平的山丘电站和中大型屋顶电站，建议选择 2 路 MPPT 逆变器，可以兼顾系统稳定性 和发电量； C.平地无遮挡，光照条件好的地区，建议选择单路 MPPT，单级结构的逆变器，可以提高系 统可靠性，降低系统成本。 遵循中庸之道，均衡发展，适度超前，才是逆变器设计的最佳原则！组串式逆变器的发展趋势和挑战
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组串式逆变器的发展趋势和挑战
随着全球煤炭、石油资源的衰竭和世界各国对环境污染的重视，太阳能等可再生能源并网发电技术及应用成为热点。其中光伏逆变器作为太阳能发电系统的核心设备，其可靠性决定着光伏系统的安全运行，而影响光伏逆变器可靠性的重要因素之一就是逆变器的散热性能。逆变器的核心器件功率开关对温度比较敏感，温度的变化会影响其开通和关断过程，当温度过高时会导致功率开关性能衰减甚至损坏，因此逆变器的散热方案优劣决定着产品的性能和质量。本文引用地址：近年来，组串式地面电站在全球得到广泛应用。相比集中式电站，组串式电站有明显优势，具体体现在以下几点：发电量高，占地面积小，无需机房，运行可靠，维护方便简单。特别是针对分布式屋顶、山地丘陵项目，组串式方案有着无可比拟的优势。光伏电站一般选在沙漠、高原等阳光充足的地方，这些区域冬季温度极低，夏季温度非常高，风沙大，海拔高，光照强，有些站点甚至位于海边，腐蚀性强。在这些应用场景中，器通过挂墙、挂光伏板支架或者挂独立安装架等方式直接暴露在室外，外部部件被雨水、沙尘腐蚀和老化风险严重。如何做到既能适应恶劣环境，又能满足逆变器的散热，成为了大家最关心的问题。一．器业界常用散热方式及问题逆变器散热主要有自然散热和风冷散热两种方式，影响散热能力的关键因素是对流换热系数。一般情况下，风冷散热的换热系数比自然对流高一个数量级，因此在器外部增加风扇可以大大提升散热能力，行业厂商普遍采用这种方式散热。但组串式逆变器应用环境较差，其对外部风扇的防护性能要求较高。当前室外型风扇防护等级一般只能达到IP54/IP55，外部有风扇设计导致整体系统防护等级无法达到IP65。同时为了避免雨水直接冲刷风扇，设计散热方案时，风道会变得很复杂，风道形式受限，一旦风扇失效，散热能力衰减严重，这样会使得逆变器输出功率降额，发电量减少，严重影响客户利益。更为关键的是，因风扇常年暴露在雨水和沙尘中，腐蚀严重，寿命急剧下降，逆变器生命周期内需要多次更换风扇，维护成本极高。下图为某户外环境电站，逆变器运行一年后，风扇积灰和腐蚀的剖析图片，从图片可以看出，腐蚀情况非常严重。图1 某户外电站逆变器风扇积尘腐蚀示意图二．组串式逆变器散热问题的应对无外部风扇设计方案虽然散热能力不如强迫风冷方案，但由于逆变器外部无需安装风扇，防护等级可以达到IP65，而且噪声低，可靠性高，消除因风扇失效散热能力衰减导致的功率降额，易维护，成本低。随着输出功率提升和体积减小，散热能力将是组串式逆变器设计的最大瓶颈。针对这个问题，可以通过采用铜铝复合、热管、均温板等强化方式减小热阻，提升散热器散热能力。另一种重要方式是腔体内部增加扰流风扇来改善内部热点和提升腔体散热能力，扰流风扇由于在腔体内部，不存在防护问题，即使失效，对整体散热能力和功率影响不大。华为散热设计方案效果如图2，3所示。图2 无外部风扇，自然散热，防沙能力强 图3 内部强制扰流，合理布局，消除热点华为SUN2000组串式逆变器正是采用以上散热理念设计，再加上华为公司独特的均热设计技术，热隔离、热屏蔽技术等，实现了无外部风扇，逆变器整体防护等级达到IP65，可靠性高。从西北高原重沙尘和海南海边强腐蚀环境的长期应用情况看，华为组串式逆变器整体可靠性和防护效果较佳，运行良好，性能稳定。[page] 摘要：近年来，组串式地面电站在全球得到广泛应用。相比集中式电站，组串式电站有明显优势，具体体现在以下几点：发电量高，占地面积小，无需机房，运行可靠，维护方便简单。特别是针对分布式屋顶、山地丘陵项目，组串式方案有着无可比拟的优势。从表1可以看出，无外部风扇的组串式逆变器，无论是防护等级和可靠性，还是防腐蚀能力，都有明显优势。虽然散热能力相对较弱，但可以通过华为独特的高效散热方案解决。表1 有外部风扇和无外部风扇散热方案比较组串式逆变器由于大多工作在高温、多粉尘、风吹日晒、雨淋等恶劣的户外应用，如果采用强迫风冷，风扇极易损坏、寿命较短，频繁的更换风扇除影响产品的发电量外，还会带来昂贵的维护费用；另外，如逆变器安装在用户外墙及阁楼处，强迫风冷的噪声将容易引起客户的投诉。而采用自然散热的产品，无风扇，产品运行的长期可靠性高，噪声低，所以自热散热、无风扇设计成为户外小功率逆变器的关键竞争力。随着组串式逆变器的大量商用，高发电量，维护便捷甚至免维护是客户关注的核心指标，逆变器外部风扇的存在对以上指标的实现是一道严重障碍，因此无外部风扇设计对组串式逆变器来说，既是挑战，也是未来必然的发展趋势。
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中国十大组串型逆变器企业产品概况及其动态盘点
组串型逆变器多用于分布式光伏发电系统当中，在当今分布式发电越来越普及，组串式逆变器也变得更加贴近人们的生活。回顾近年来的组串式逆变器市场，OFweek太阳能光伏网编辑梳理了2013来的组串型逆变器企业产品简况以及企业动态，整理出十大组串型逆变器的相关企业和产品概况，跟随其市场动态一起来了解一下吧！
　　早期的板价格很高，电站的功率都不大，几块电池板组成一个组串，功率为几百瓦到上千瓦，接入小功率单相，这种逆变器称为组串式逆变器。　　经过多年的发展，现在的组串型逆变器指的是能够直接跟组串连接，用于室外挂式安装的单相或者三相输出逆变器，功率为几千瓦到几十千瓦。它形成了一些固定的特性：防护等级高，多为IP65，能够直接在室外安装；直流输入为光伏专用的MC4防水端子，能够直接与电池板相连，不需要经过直流汇流箱；输出电压范围宽，输出交流相电压多为180~280V之间，能够直接接入本地单相或者三相电网；MPPT路数通常为2个或者3个，MPPT控制更精细，效率高，设计灵活，能够适应各种不同应用场景如地面电站，山地，楼面等环境的需求。　　组串型逆变器多用于分布式当中，在当今分布式发电越来越普及，组串式逆变器也变得更加贴近人们的生活。回顾近年来的组串式逆变器市场，OFweek网编辑梳理了2013来的组串型逆变器企业产品简况以及企业动态，精心盘点出十大组串型逆变器的相关企业和产品概况，跟随其市场动态一起来了解一下吧！　　NO.1华为　　华为是全球领先的信息与通信解决方案供应商。我们围绕客户的需求持续创新，与合作伙伴开放合作，在电信网络、企业网络、消费者和云计算等领域构筑了端到端的解决方案优势。华为在电路拓扑、控制算法和结构设计等方面持续积累和创新，并实现信息技术与技术完美融合，作为跨领域融合的代表，华为逆变器具有高可靠、高发电量、易安装维护等优势。　　组串型：采用三电平电路拓扑，最高效率98.6%，Photon测试结 果高等辐照和中等辐照下均为A+，测试结果在商用产品中业界领先；其三路MPPT为屋顶电站设计提供最大程度的灵活性，提高系统发电量；标配交直流防雷模块、自然散热等一系列高可靠设计，有效提升产品可靠性；其噪音&29dB，相当于图书馆环境，创造极为安静的体验。　　企业动态：通信企业华为自2012年跨界进入市场以来，组串式小型逆变器自2013年起开始在国内大范围销售，出货量已达到1吉瓦的规模，在组串式逆变器市场展示出了强大的实力。自华为借组串式小型逆变器进入光伏逆变器市场以来，捷报频传。　　&2014年华为逆变器的销售目标是4吉瓦。&业内人士透露。同时，凭借其强大的海外销售网络，华为2014年4吉瓦的逆变器销量规划超过50%的市场来自海外。　　华为进入光伏领域后，一直在思考将华为数字信息技术领域的深厚积累引入光伏领域，通过跨界融合和创新，华为提出 &硅进铜退&的产品设计理念和&智能光伏电站&创新解决方案，获得规模应用，在5月中国上海展会及6月德国慕尼黑Intersolar展会上，华为智能光伏电站解决方案又掀起了新一轮应用高潮，华为和全球多家顶级电站投资运营商签署了合作协议，2014年上半年，华为智能光伏电站解决方案累计获得订单超过2GW。
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组串式逆变器超出最大直流输入功率会怎么样
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每个光伏组串（1kW-5kW）通过一个逆变器，在直流端具有最大功率峰值跟踪组串逆变器已成为现在国际市场上最流行的逆变器。同时，在组串间引入“主-从”的概念，同时减少了光伏组件最佳工作点。与逆变器不匹配的情况。组串逆变器是基于模块化概念基础上的，从而增加了发电量。技术上的这些优势不仅降低了系统成本，也增加了系统的可靠性，让其中一个或几个工作，从而产出更多的电能。最新的概念为几个逆变器相互组成一个“团队”来代替“主-从”的概念，在交流端并联并网。许多大型光伏电厂使用组串逆变器。优点是不受组串间模块差异和遮影的影响，使得在系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下，将几组光伏组串联系在一起，使得系统的可靠性又进了一步
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