并网光伏发电系统逆变器选型

辛力坚;刘英杰;接建鹏

【摘 要】光伏逆变器作为光伏发电系统内必不可少的一个环节,其性能的优劣对光伏发电系统的稳定性、发电量有决定性的作用,因此如何进行逆变器的选型,做到投资少,性能高是光伏电站建设时所必须要考虑的.从逆变器的外观、配置、性能、投资等方面综合分析在大型地面并网光伏发电系统逆变器选型. 【期刊名称】《内蒙古石油化工》 【年(卷),期】2012(038)024 【总页数】2页(P85-86) 【关键词】光伏发电;逆变器;选型 【作 者】辛力坚;刘英杰;接建鹏

【作者单位】内蒙古电力科学研究院,内蒙古呼和浩特010020;北京中电方大科技有限公司,北京100085;内蒙古电力科学研究院,内蒙古呼和浩特010020 【正文语种】中 文 【中图分类】TM4

“十二五”期间光伏发电的装机目标确定为21GW(2100万千瓦),光伏发电项目进入大发展期,随着光伏产业的发展,光伏发电占上网电量的比重逐渐增加,光伏设备的问题在光伏发电领域也日渐突出,尤其是逆变器,作为光伏发电系统内的主要环节,在光伏项目建设中也发生了诸多的问题,因此在选用性能更全面的光伏逆变器,对光伏

发电系统的稳定运行,甚至是电网的稳定运行,起着至关重要的作用。 1 逆变器的选型

逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置,主要用于把直流电力转换成交流电力。一般由升压回路和逆变桥式回路构成。升压回路把太阳电池的直流电压升压到逆变器输出控制所需的直流电压;逆变桥式回路则把升压后的直流电压等价地转换成常用频率的交流电压。逆变器的原理在变流器领域里可以说是很成熟的技术,但光伏逆变器的综合效能还需要其它技术配合。下面主要从逆变器的电气性能、配置、外观等方面综合分析逆变器的选型。 1.1 容量的确定

目前,并网型大容量逆变器的容量从 250kW到1260k W不等,通过了解,500kW是大多逆变器厂家生产的成熟产品,MW级逆变器多是两台 500k W并联使用。如果选用容量过小,同等容量电站设备数量增多,会增加后期维护的工作量和投资额;逆变器容量过大,当一台逆变器发生故障时,发电系统损失发电量增多,因此,逆变器容量要综合考虑经济性及技术成熟性。 1.2 标准、电网要求

构成逆变器的各元器件要符合相关的国家、行业标准,通过行业认证,如：金太阳认证、CE认证、逆变器整体性能要符合电网对电能质量、低电压穿越(LVRT)、反孤岛保护、相序保护等性能要求,并出具相应认证报告。 1.3 电气参数选择

在确认逆变器满足各相关标准要求,并具备各项认证后,应从电气性能上考虑逆变器的选择。

1.3.1 直流 MPPT范围

逆变器直流侧MPPT(逆变器工作电压)范围一般在 450-820V,即当光照使得光伏组件串电压达到450V时逆变器开始工作,当光照大于 820V时停止工作,M PPT范围

越广,即发电系统可利用率越高。目前,部分厂家的 MPPT范围可达到 300-850V。 1.3.2 低电压穿越

随着风电、光伏发电在电网中的比例增加,电网对风电、光伏发电的要求也越来越高,尤其是几次风电事故对电网造成的冲击,电网要求风电、光伏逆变器必须具备一定的电网支撑能力,即低电压穿越功能,否则不允许并网运行,因此,一定要具备低电压穿越的功能并经过电网认可试验机构出具 LVRT型式试验报告。 1.3.3 电能质量

电网要求光伏发电要增加电能质量监测装置,主要是光伏发电系统谐波监控,谐波主要是逆变器在工作中产生,因此逆变器必须具备一定的滤波功能,保证输出电能质量满足电网要求。 1.3.4 用电设备功率

即逆变器在运行时及待机时的自耗电,确保用电设备功率在满足安全稳定运行的情况下越低越好。

逆变器待机时主要用电设备为监控系统,运行时要综合考虑设备损耗、冷却系统损耗。

1.3.5 逆变器输出效率

大功率逆变器在满载时,效率必须在95%以上,即使在 10%负载情况下,也要达到 90%以上的转换效率。这些都要有实验室的数据报告来作为选用依据。 1.3.6 反孤岛保护

孤岛效应对光伏电站的运行及电网设备的运行都有较大的危害,因此逆变器必须具备反孤岛保护的功能,即具有检测孤岛效应并及时与电网切离的功能。

基于并网逆变器的反孤岛策略主要分为被动和主动反孤岛策略。被动式策略常用主要有基于过 /欠电压、过 /欠频率、相位跳变、等,主动式反孤岛策略主要有频移法、基于功率扰动的反孤岛策略、阻抗测量等方式。

各种策略均有优势,也均有一定的不可检测区域(NDZ),经过研究发现,在并网逆变系统中,引入基于正反馈的主动频移法(AFDPF)和滑模频率偏移法(SMS)反孤岛方案可以产生良好的孤岛检测效果,只有较小的不可检测区域。 1.4 通讯系统

逆变器通讯系统除具备自身设备参数的各项监控功能外,还要充分考虑电场相关设备的监控扩展,建议通讯系统要增加与智能汇流箱、箱式变压器的通讯,预留设备通讯的标准接口,确保设备通讯系统的集成性。

在设备招标时,最好将尾纤包含在逆变器中,以保证尾纤接口与逆变器通讯光纤接口的统一。

1.5 配置方式及外观

目前,并网型光伏逆变器按配置形式,可分为模块化和一体式逆变器,按安装位置可分为户内型和户外型逆变器。 1.5.1 模块化和一体式的比较

①维修。大功率和大电流器件,容易发生故障,一旦损坏只需要更换故障模块,而一体化逆变器则需要整体更换或维修,成本更高。

②控制。一体式控制逻辑没有模块化复杂,因此从控制逻辑上失效的可能性比采取模块化小。

③成本。从成本上,模块式在初期投资要比一体式高。

④应用。从使用效果上,模块化逆变器具有智能休眠和启动功能,能够有效的减小逆变器的自身损耗,并且弱光下使用效果明显比集中式逆变器好。从技术上,模块化的逆变器中的功率器件所流过的电流较小,系统可靠性更高。

综上所述,模块化和一体式逆变器各有优劣,在性能稳定的情况下,可根据各自的需要进行选择。

1.5.2 户内型和户外型的比较

目前,多数逆变器厂均推出了一体式户外逆变器房,其中以 MW级逆变器房为例,一体式逆变器多采用两台 500k W逆变器并联,在技术上较为成熟;模块式逆变器则采用增加逆变器模块的方式。

户外型逆变器房 IP54标准集装箱房体设计,适应严寒、酷暑、潮湿、盐雾等气候条件,采用汇流、配电、逆变、监控通讯一体化设计安装空间小,方便规划,省去逆变室设计施工环节,缩短工程周期,实现电站快速并网。内部线缆连接出厂前已完成,减少现场接线工作量,接线出口位于房体两侧,接线方便。而户内型逆变器在使用中要在逆变器房增加单独排风散热系统,设备集成性低,现场安装工序繁杂。

因此建议新建大规模光伏地面电站采用户外型逆变器房能有效减少工程投资,加快施工速度。 2 结论

以上仅介绍了逆变器的选型的应当重点考虑的几个方向,具体选型时还要根据实际使用环境(例如：海拔、湿度、温度等),运行环境(例如：电网电能质量、电网的稳定性、组件的各项参数)进行优化选择。逆变器性能稳定,对确保光伏电站的稳定运行,甚至是电网的稳定起着决定性作用,因此,在电站建设前做好逆变器的选型是有着重要意义的。 [参考文献 ]

[1] 张兴,曹仁贤.太阳能光伏并网发电及其逆变控制.