(3)不带隔离变压器设计,电气安全性稍差,薄膜组件负极接地系统要外加隔离变压器,直流分量大,对电网影响大。
(4)多个逆变器并联时,总谐波高,单台逆变器THDI可以控制到2%以上,但如果超过100台逆变器并联时,总谐波会迭加,而且较难抑制。
(5)逆变器数量多,总故障率会升高,系统监控难度大。
(6)没有直流断路器和交流断路器,如果没有直流熔断器,当系统发生故障时,不容易断开。
这是2014年前两种逆变器的对比,经过3年多的发展,两种逆变器都取得了很大有进步,有些观点被证明是错的。
1、直流汇流箱,以前大家都不是很关系,设计和做工都不好,特别是散热,没有几家能过的,不过现在基本上都解决了问题。
2、工作电压范围,以前大家的认知是电压范围越宽,早启动晚停机,发电量就越高,事实上组件的电压和功率不成正比,组件的电压并不是人们想像中波动那么大。从以下两个案例就可以看出。这是一个接20个270W的组串,组件工作电压是30.5V,20个组件工作电压为660V
图1是一个非常好的天气,逆变器工作电压在540-630V之间。
图2是一个阴雨天,没有阳光,逆变器工作电压在530-580V之间
所以三相组串式逆变器,如果是正常20-23块组件串联,MPPT工作电压,在500-800V就可以满足要求,只有在很特殊的情况,如用19个以下的组件,最低工作电压才有可能低于500V。
3、组串式逆变器经过改良,可以实现多台并联,不会发生总谐波会迭加。
改进的还有很多,这里就不一一列举了,但是,这两种逆变器还有两个明显的差别,目前还没有办法改变,集中式逆变器是单级电子变换,元器件数量少,可靠性高,缺点是直流线路长短不一,一台500kW逆变器,组件安装面积超过6000平方,组件最远可能有100多米,最近只有几米,线路阻抗影响MPPT功能。
逆变器前的直流线路长度,对MPPT效率影响比较大
MPPT-最大功率点追踪的工作原理:在一个规定的周期内,微处理器定期地主动调节PWM的占空比D,改变太阳能电池的输出电流,从而引起太阳能电池的输出电压变化,检测太阳能电池输出电压及输出电流,计算出太阳能电池阵列的输出功率,然后根据最大功率点跟踪策略寻找最大功率点的位置。
MPPT的简单模型如下:逆变器MPPT方法有很多种,但万变不离其宗,就是调整MPPT端的等效负载阻抗等于组件端的等效输出阻抗,而组件端的输出电阻包括组件的内阻和电缆的内阻。电缆越长,内阻越大,100多米的电缆,可能影响效率超过1%。
MPPT原的最简等效模型
RS为太阳能电池板的等效输出阻抗,RL为MPPT端的等效负载阻抗。当太阳能光照变化时,RS也跟着变化了,这是为了满足最大的功率输出,通过调整MPPT端的负载电阻与之匹配,当RS = RL时,功率输出最大,也就是我们说的MPP点。RL实时跟随RS变化的方法叫做MPPT算法。
其实这两种逆变器是可以合在一起的,那就是单极的组串式逆变器,这种逆变器只有一级变换DC-AC变换,使用三电平和功率模块,一个50kW的逆变器只有3个功率开关器件,和集中式逆变器一样,50kW逆变器周边组件安装面积600平方左右,最远的距离不到25米,直流损耗非常少。目前单极组串式逆变器在市面上也有,但没有应用在大电站,其原因是输出电压是400Vac,输入电压范围变窄了,只能580-850V,限制了应用范围,其实稍加变通就可以解决这个问题,那就可把输出电压改为315V,和集中式逆变器一样,输入电压范围也就能达到500-850V,后面接升压变压器,应用范围就很广了。
集串式逆变器和常规两级结构的组串式逆变器对比,只有一级结构,效率比组串式逆变器高30%,工作电压范围为500-850V,在中大型电站不会影响发电量,集串式逆变器成本比组串式逆变器低30%,重量也会轻30%,安装很方便。
不是所有的单极组串式逆变器都叫集串式逆变器
集串式逆变器=组串式外形+集中式内芯+功率模块+315V
集串式逆变器综合集中逆变器和组串式逆变器两者的长处,舍弃的两者的短板,造价比集中式更便宜,发电量比组串式更高,安装和运维比两者更方便,必将大批量应用,改变目前的逆变器格局。