在光伏電站中常見的組串式逆變器的發(fā)展以及它的優(yōu)缺點解析

在科技的發(fā)展道路上，離不開能源的助力，特別是再科技飛速發(fā)展的今天，而地球上的能源有限，就需要科研人員不斷開發(fā)新能源，這就再當(dāng)下最需要研發(fā)太陽能的使用。

這些年來我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，2018光伏裝機(jī)量超過43GW。逆變器作為光伏系統(tǒng)的高度智能單元，是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心設(shè)備。在當(dāng)今科技高速發(fā)展的浪潮下，各行業(yè)以極快的速度更新迭代。當(dāng)下的組串式光伏逆變器不僅功能更強(qiáng)大、智能化程度更高且單機(jī)功率也是持續(xù)的突破上限。近期國內(nèi)不少光伏項目70/80kW及更大功率的組串式逆變器漸漸成為主流。同樣在中高壓并網(wǎng)的光伏電站中，組串式逆變器也有逐步替代集中型逆變器的趨勢。

近年來，組串式地面電站已在世界范圍內(nèi)廣泛使用。與集中式電站相比，組串式電站具有明顯的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在：發(fā)電量大，占地面積小，無機(jī)房，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，簡單。特別是對于分布式屋頂以及山區(qū)和丘陵項目，解決方案具有無與倫比的優(yōu)勢。

組串式逆變器基于模塊化概念。每個光伏串(1-5kw)都通過一個逆變器，幾塊太陽能電池板形成一條功率從幾百瓦到幾千瓦的串。小功率單相逆變器在DC端具有最大的功率峰值跟蹤，在AC端并聯(lián)連接，已成為國際市場上最受歡迎的逆變器。

變頻器的散熱主要包括自然散熱和風(fēng)冷散熱。影響散熱能力的關(guān)鍵因素是對流傳熱系數(shù)。通常，風(fēng)冷散熱的傳熱系數(shù)比自然對流的傳熱系數(shù)高一個數(shù)量級。因此，在組串式逆變器外部增加風(fēng)扇可以大大提高散熱能力。工業(yè)制造商通常使用這種方法進(jìn)行散熱。但是，組串式逆變器的應(yīng)用環(huán)境較差，對外部風(fēng)扇的保護(hù)性能要求較高。當(dāng)前的室外風(fēng)扇防護(hù)等級通常只能達(dá)到IP54 / IP55，而外部風(fēng)扇設(shè)計使整個系統(tǒng)的防護(hù)等級無法達(dá)到IP65。本文以京福源SUNTREE系列70 / 80K為例，在光伏電站項目中，簡要介紹了組串式逆變器與集中式逆變器相比的優(yōu)勢。

節(jié)省直流匯流箱的成本。 SUNTREE 70 / 80K采用12通道輸入設(shè)計和熔斷器保護(hù)，并集成了DC匯流箱功能(會聚，防雷，開關(guān)，防反接等)，并且每串都可以直接連接至DC的DC輸入。無需添加直流匯流設(shè)備。簡化系統(tǒng)設(shè)計并節(jié)省系統(tǒng)成本，同時還降低了故障風(fēng)險。它采用防水冷卻風(fēng)扇，并且與機(jī)器的內(nèi)部電路板完全隔離。主體達(dá)到IP65防護(hù)等級，可以滿足室外安裝條件，并且可以直接壁裝。不需要復(fù)雜的逆變器室(消防，空調(diào)，照明等)。

由于組串式逆變器主要在高溫，灰塵，風(fēng)吹日曬，雨淋等惡劣的室外應(yīng)用中工作，因此，如果使用強(qiáng)制風(fēng)冷，則風(fēng)扇很容易損壞，使用壽命短。頻繁更換風(fēng)扇會影響產(chǎn)品。除了發(fā)電能力外，還將帶來昂貴的維護(hù)費(fèi)用;此外，如果將逆變器安裝在用戶的外墻或閣樓上，則強(qiáng)制風(fēng)冷的噪音很容易引起客戶投訴。但是，使用自然散熱，無風(fēng)扇，產(chǎn)品運(yùn)行的長期可靠性高，噪音低的產(chǎn)品，因此自發(fā)熱和無風(fēng)扇設(shè)計已成為戶外小功率逆變器的關(guān)鍵競爭力。

電子元件很多，功率器件和信號電路在同一塊板上，設(shè)計和制造困難，可靠性略差。功率設(shè)備的電氣間隙很小，不適合高海拔地區(qū)。在室外安裝時，風(fēng)和日光很容易導(dǎo)致外殼和散熱器老化。當(dāng)多個逆變器并聯(lián)時，總諧波很高，單個逆變器的THDI可以控制在2%以上。但是，如果并聯(lián)連接40個以上的逆變器，則總諧波會重疊，難以抑制。發(fā)生共振。

隨著組串式逆變器的大量商用，高發(fā)電量，維護(hù)便捷甚至免維護(hù)是客戶關(guān)注的核心指標(biāo)，逆變器外部風(fēng)扇的存在對以上指標(biāo)的實現(xiàn)是一道嚴(yán)重障礙，因此無外部風(fēng)扇設(shè)計對組串式逆變器來說，既是挑戰(zhàn)，也是未來必然的發(fā)展趨勢。相信再過幾年到幾十年，當(dāng)人類利用太陽能的技術(shù)很成熟的時候，這樣就有了無窮盡的能源供給社會的使用，再當(dāng)下就需要研究者更加努力研究新技術(shù)。