太陽(yáng)能逆變器對(duì)光伏系統(tǒng)的影響
最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù)。是指根據(jù)不同的環(huán)境溫度和光照強(qiáng)度，調(diào)整光伏陣列的輸出功率，使光伏陣列始終輸出最大功率。
在光伏系統(tǒng)中，太陽(yáng)能逆變器的成本不到5%，但卻是發(fā)電效率的決定性因素之一。在組件等附件完全一致的情況下，如果選用不同的逆變器，系統(tǒng)的總發(fā)電量會(huì)有5%到10%的差異。這種差異主要是由逆變器引起的。MPPT效率是決定光伏逆變器發(fā)電能力的關(guān)鍵因素，其重要性甚至超過(guò)了光伏逆變器本身的效率。MPPT效率等于硬件效率乘以軟件效率。硬件效率主要取決于采樣電路的精度、MPPT電壓范圍和MPPT路徑的數(shù)量。
太陽(yáng)能逆變器對(duì)光伏系統(tǒng)的影響
最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù)。是指根據(jù)不同的環(huán)境溫度和光照強(qiáng)度，調(diào)整光伏陣列的輸出功率，使光伏陣列始終輸出最大功率。
MPPT采樣電路的精度
實(shí)現(xiàn) MPPT 的方法有很多種。但是，無(wú)論采用哪種方法，都需要先測(cè)量元件功率的變化，然后再對(duì)變化做出反應(yīng)。這個(gè)過(guò)程中最關(guān)鍵的組件是電流傳感器。其測(cè)量精度和線性誤差將直接決定硬件效率。電流傳感器主要有兩種：閉環(huán)型和開(kāi)環(huán)型。開(kāi)環(huán)電流傳感器一般為電壓型，體積小，重量輕，無(wú)插頭損耗，成本低，線性精度可達(dá)99%。其總測(cè)量誤差約為1%。閉環(huán)電流傳感器頻帶范圍廣，精度高，響應(yīng)時(shí)間快，抗干擾能力強(qiáng)。其線性精度約為 99。
當(dāng)天氣條件發(fā)生劇烈變化時(shí)，閉環(huán)傳感器具有優(yōu)勢(shì)。
閉環(huán)電流傳感器
開(kāi)環(huán)電流傳感器
MPPT電壓范圍
功率逆變器的工作電壓范圍與 逆變器的電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和逆變器的輸出電壓有關(guān)。組串式逆變器和分布式逆變器采用兩級(jí)電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。MPPT工作電壓范圍為250-850V。集中式逆變器采用單級(jí)結(jié)構(gòu)，其輸出電壓有270V、315V、400V等規(guī)格。輸入MPPT有450-850V、500-850V、570-850V等電壓范圍，單級(jí)結(jié)構(gòu)有組串式逆變器，只有一個(gè)DC-AC逆變器。其輸出電壓為400V，MPPT輸入電壓范圍為570-850V。從應(yīng)用的角度來(lái)看，每種逆變器都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。
從逆變器的角度來(lái)看，對(duì)于輸出電壓較高的逆變器，如果功率等級(jí)相同，電流越小效率越高。與兩級(jí)結(jié)構(gòu)相比，單級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，可靠性更高，成本更低，成本更低。
從系統(tǒng)的角度來(lái)看，如果逆變器的MPPT電壓范圍較寬，則可以早起晚停，發(fā)電時(shí)間更長(zhǎng)。
根據(jù)電壓源串聯(lián)原理，系統(tǒng)輸出電壓相加，電流不變。光伏組件串聯(lián)后，輸出電流由最小面板數(shù)決定。由于組件原材料、加工工藝、陰影、灰塵等的影響，如果降低一個(gè)組件的功率，則該系列組件的功率也會(huì)降低。因此，應(yīng)盡量減少串聯(lián)元件的數(shù)量，增加并聯(lián)元件的數(shù)量，以減少元件一致性帶來(lái)的影響。
MPPT 循環(huán)
目前，組串式逆變器有1-5個(gè)MPPT回路，工頻集中式逆變器也有1-3個(gè)MPPT回路。分布式逆變器集成了匯流箱和MPPT升壓。有多個(gè)MPPT，還有一個(gè)高頻模塊化集中逆變器。每個(gè)模塊都有一個(gè) MPPT。這個(gè)解決方案是艾默生在2010年推出的，但是可能因?yàn)楫?dāng)時(shí)技術(shù)還不成熟，市場(chǎng)反應(yīng)不太理想。
從解決失配問(wèn)題的角度來(lái)看，MPPT越多越有利。從穩(wěn)定性和效率的角度來(lái)看，MPPT 數(shù)量越少越好，因?yàn)?MPPT 數(shù)量的增加往往會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)成本更高、穩(wěn)定性更差、損耗更大。因此，需要結(jié)合實(shí)際的地形需求選擇合適的方案。理論上，元件的不一致性應(yīng)該超過(guò)0.5%，那么就有了一些操作值。
功能損失：MPPT算法有很多，如干擾觀測(cè)法、增量電導(dǎo)法、電導(dǎo)增量法等。無(wú)論采用哪種算法，日照強(qiáng)度都是通過(guò)不斷變化的直流電壓來(lái)判斷的，因此無(wú)法避免誤差。例如，當(dāng)電壓實(shí)際處于最佳工作點(diǎn)時(shí)， 逆變器仍會(huì)嘗試改變電壓來(lái)判斷是否為最佳工作點(diǎn)。如果 MPPT 環(huán)路增加，損失會(huì)更大。
測(cè)量損耗：當(dāng)MPPT工作時(shí)，逆變器必須測(cè)量電流和電壓。一般來(lái)說(shuō)，電流越大，抗干擾能力越大，誤差越小。2回路MPPT的電流是4回路MPPT的2倍，誤差大大降低。例如某公司50kW太陽(yáng)能逆變器 采用開(kāi)環(huán)直流電流傳感器HLSR20-P，電流為20A，誤差為1%。當(dāng)輸入電流小于 0.5A 時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。當(dāng)輸入電流小于0.2A時(shí)，基本無(wú)法工作。
電路損耗：MPPT主電路有一個(gè)電感和一個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管，在工作過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生損耗。一般來(lái)說(shuō)，電流越大，電感值越低，損耗越小。
下圖是兩個(gè)不同地方不同MPPT逆變器的實(shí)際發(fā)電量。從圖中可以看出，在沒(méi)有遮擋的平坦區(qū)域，兩臺(tái)逆變器的發(fā)電量是差不多的。在山區(qū)或一般遮光條件下的屋頂上，兩級(jí)多路MPPT逆變器具有較高的發(fā)電能力。
概括
逆變器MPPT技術(shù)的多樣性給電站設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的便利。結(jié)合實(shí)際科學(xué)設(shè)計(jì)，針對(duì)不同地形、不同光照條件，選擇不同的逆變器，降低電站成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。山地電站和屋頂電站存在不一致、偏遮擋的現(xiàn)象，不同的山地有不同的遮擋特性，導(dǎo)致組件不匹配問(wèn)題。建議選擇多路MPPT、寬電壓范圍的兩級(jí)逆變器，可以延長(zhǎng)早晚發(fā)電時(shí)間。在沒(méi)有遮蔽物和良好照明條件的平坦區(qū)域。
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