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【技术干货】趣解光伏逆变器转换效率

发表于:2015-08-27 16:55:14 来源:协鑫新能源 作者:宝哥

说到光伏逆变器,都知道“此君”是光伏电站的核心设备,其转换效率直接影响光伏并网发电系统的发电量。因此,光伏电站的投资者、总承包方都非常注重光伏逆变器的转换效率。但是在选择光伏逆变器时,面对众多的光伏逆变器转换效率术语,诸如最大效率、欧洲效率、加州效率、中国效率时往往一头雾水。那么,该怎么理解光伏逆变器的转换效率呢?协鑫新能源“宝哥”这样趣解光伏逆变器转换效率。

宝哥认为,弄清楚这些问题,首先就要从光伏逆变器的特点说起。光伏逆变器,说白了,就是光伏电站中将光伏组件产生的直流电转换为交流电的设备,在将直流电转换为交流电的过程中,一小部分能量以热量的形式损耗了,所以光伏逆变器交流输出侧的能量小于直流输入侧的能量。我们将光伏逆变器在交流端输出的能量与直流端输入的能量的比值称为光伏逆变器的转换效率。

先来一张图。图1为德国光伏逆变器供应商SMA大功率逆变器的效率曲线图。此图看似高大上,其实很容易理解。图中横轴为光伏逆变器实际输出功率与光伏逆变器额定输出功率的比值,纵轴为光伏逆变器的转换效率,三条曲线表示三个不同的输入电压。

 

由图中可以看出,光伏逆变器的转换效率有几个特点:一是光伏逆变器实际输出功率不同时,转换效率不同;二是实际输出功率相同、但输入电压不同时,转换效率也不同。理论上,每条效率曲线都有一个最大值,即为逆变器的最大转换效率。

宝哥说,实际运行环境中,影响光伏逆变器转换效率的因素很多,主要有:逆变器的工作状态,例如输入电压、实际运行功率;逆变器本身性能,例如功率因数、谐波含量、最大功率点跟踪能力;光伏逆变器运行的环境温度等等。

正是由于光伏逆变器的转换效率不是一成不变的,为了更加客观的反映光伏逆变器在不同输出功率情况下的转换效率,欧美等国家根据实际运行地气候、日照条件等的影响,在光伏逆变器不同输出功率条件下配以相应的加权系数来模拟真实使用条件,定义了光伏逆变器的欧洲效率及加州效率,如表1所示。

表1 欧洲效率及加州效率加权取值表

(1) 逆变器负载率 = 实际输出功率 / 额定功率

(2) (3) 大写、小写字母分别表示光伏逆变器工作在相对应负载率时的转换效率

“此表看似复杂,理解起来却并不难。”宝哥轻描淡写地说,欧洲效率选取德国慕尼黑地区一年的日照强度数据,统计其不同区间的年累计发电量,在此基础上计算出每段功率分档水平上的年总发电量的权重占比:

欧洲效率=0.03*a+0.06*b+0.13*c+0.1*d+0.48*e+0.2*f

加州效率选取美国洛杉矶地区与达拉斯地区一年的辐照强度,统计不同区间的年累计发电量,在此基础上计算出每段功率分档水平上的年总发电量的权重占比:

加州效率=0.04*A+0.05*B+0.12*C+0.21*D+0.53*E+0.05*F

花开两朵,各表一枝。说完欧美说中国。按照欧美国家针对太阳能资源特征的效率加权评估方案思路,根据各地太阳能资源状况和工程建设条件,我国太阳能资源区分为四类。“我国地大物博,分成四类实在是不多。”宝哥说,在此四类资源区划分的基础上,在每一类地区中选取代表性区域分析不同功率区间的年累计发电量,按照欧洲效率以及加州效率取点的原则,选取相对稳定且能覆盖全功率范围的统计区间,并计算出每段功率分档上的年发电量的权重占比。宝哥随手列出下图。

表2 中国效率加权取值表(按照四类太阳能资源区划分)

其中:Ⅰ类资源区:西藏、青海海西、海北、果洛、玉树;

Ⅱ类资源区:新疆、宁夏、内蒙古、青海西宁、海东、海南、黄南、甘肃嘉峪关、武威、张掖、酒泉、敦煌、金昌、四川阿坝、甘孜、云南丽江、迪庆;

Ⅲ类资源区:北京、天津、黑龙江、吉林、辽宁、河北承德、张家口、唐山、秦皇岛、山西大同、朔州、忻州、陕西榆林、延安、云南省除二类地区外的其他地区,甘肃省除二类地区外的其他地区;

Ⅳ类资源区:除前面的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地区外的其他地区。

宝哥解释说,光伏逆变器最大转换效率在实际使用中意义不大,因为光伏逆变器不可能一直工作在某一个负载率点上,以最大效率来评判光伏逆变器的优劣有些片面。因此,综合了使用地区日照资源分布、气温等影响因素的加权效率更能反映光伏逆变器的实际使用效率。而考虑了中国典型地区日照、气温等特点的中国效率,则更全面地反映了光伏逆变器在中国不同地区的性能水平。

宝哥说,今年3月,工信部颁布的《光伏制造行业规范条件》中要求“不含变压器型的光伏逆变器中国加权效率不得低于98%”。与此同时,国内多家第三方检测认证机构已经按照《中国典型太阳能资源区光伏并网逆变器加权效率测试与评估技术条件》对光伏逆变器展开中国效率的测试认证工作。说到这里,宝哥羽扇微摇,笑问:你懂了么?

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