浅谈“非主流”光伏技术(六) ——聊聊逆变器

1.关于光伏扶贫项目

前一段时间，国家质检总局曝光了一批逆变器不合格名单。在本不平静的光伏圈里，又激起了波澜。笔者看了一下不合格原因，也看了厂家名单(名单中不乏上市公司，也不乏主要产品在10KW以下的著名厂家)基本就做出了判断：原因不在逆变器厂家,在电网。

绝大多数逆变器在城市里应用都没有什么问题，但是到了农村，特别是没有进行过农网改造的农村就会问题频出。

1.1 下面一个较典型的因为低电压不能并网的案例

“某3台逆变器安装在某庄农户家。有 1 台是单独安装在一个农户家。另外两台 5KW 逆变器安装在另外一个农户家。这 3 台逆变器在稳定运行一周后，开始出现 3 台逆变器反复启动。且在天气温度高的情况下(中午 12 点-下午 15 点) ，基本停止工作不发电。”

原因：由于该村是个大村。并且该村的电压偏低。安装时气温还比较适宜，顺利并网。过了一星期左右的时间，当地气温升高，大部分的农户家里开空调，当用电量大了以后，致使当地的电网电压偏低。超出了逆变器的交流电压输出范围的下限(187-270VAC)。 又一周后，项目现场下过大雨，村里用电量变少，电网的电压就又满足了逆变器电压要求，系统工作正常。”

很多公司遇到这种情况都会把逆变器的电压调宽，从原来的(178-270)VAC调到(140-270)VAC，有海外市场的企业会把“安规”调整到“澳洲安规”。从而造成抽检不合格。

1.2还有一种情况是电压超上限，导致逆变器不工作。

图1 某农村扶贫项目

“某扶贫项目几十台逆变器并联组网时，逆变器出现输出电压过高导致的重连，有异常响声等问题，影响用户发电量。”

为什么会出现这样的现象?我们做一个计算。

首先，线路的电阻，即逆变器端到变压器端的阻抗(这里按照纯电阻计算，交流电比较复杂)

R=ρ*L/S铜电阻率0.0175，铝电阻率0.0283(项目现场使用铝线)

当地并网点离变压器1400米L=1400M

输电线径95mm S=95

R=ρ*L/S=0.0283*1400/95=0.4Ω

该项目每条火线上平均有13台机器，太阳光照强时，平均一台机器往外输出电流为10A，那么13台机器电流就为130A，此时电压最大能被抬升130*0.4=52V!即从变压器到逆变器端的电压会被抬升52V。根据在现场测试结果，中午时，变压器低压侧的电压最高达到240V，加上电压抬升，到逆变器输出端电压将达到240+52=292V，实际抬升的电压会更高。超出逆变器电压范围，所以会报错重连。在光照弱时，逆变器往外输出电流小，电压抬升小，逆变器输出端电压在正常范围内，也就能正常发电。这也是为什么现场有时重连现象更频繁的原因。

逆变器厂家也会把电压(178-270)VAC的上限调高，有时候会调高到320VAC。从而也会造成抽检不合格。

1.3 光伏扶贫遇到的问题

由于国家农村电网分布广，发展不一，农网的电能质量一些问题和特点给光伏发电，尤其逆变器端的运行带来了一定挑战，同时现行的光伏逆变器标准更多的是依据地面电站，发达地区电网而设计，因此存在着一定的不适应性，这些均要求光伏发电设计端，EPC端等做出合理的设计和考量，获得最大的发电稳定性和效率。

对光伏发电而言，农村电网有如下几个电能质量特点容易影响到逆变器的正常运行：

1)线路损耗大

线路导线有效截面较小很多分布式光伏发电装置是依托现有的输配电设施进行电站建设，一些区域由于施工较早，既有设施容量偏低，对负荷(光伏发电容量，对电网而言是一个反向的负荷)预期不准确，导致导线截面选择过小，采用铝线电阻率偏高，电源点建设较少，低压配电线路供电半径较长，当供电半径超过一定长度时(合理建议最大不超过0.5km，配变应设在接近负荷中心的位置)，线路损耗太大，均造成逆变器侧端电压远高于PCC(公共接入点)电压，导致逆变器电压范围高出法定要求范围(CQC电压范围187V—252V)，逆变器频繁跳脱，发电量较少或无法正常工作;

2)三相电压不平衡 农村电网电工水平低，设计或增容时三相负载不平衡，引起中点偏移，导致相电压不平衡，负载轻的一相电压偏高，负载重的一相电压偏低，部分地区因此超过国标要求的《三相电压允许不平衡度》要求，导致逆变器无法正常工作;

3)配变容量小，系统阻抗高 负荷高峰时出现超负荷情况，导致电压偏低，负载低谷时电压又偏高，单日周期内电压有明显的大范围变化，超过《供电电压允许偏差》范围，变电站主变采用有载自动调压式变压器可以减缓这个问题;配变容量、配电线路长还有一个严重的问题是使得系统阻抗相比很大，系统阻抗大带来的显著问题是使得逆变器多机并联的系统稳定性下降、谐波放大，单一点数量越多越明显，通常逆变器厂家会限制逆变器交流端到PCC点的传输距离，以及总的并联数量。