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      逆變器洪荒之力—高溫過載

      核心提示:為推動國家光伏產業升級轉型,2015年國家能源局啟動光伏領跑者計劃,提出光電轉換率、電池組件和逆變器等一系列指標,旨在通過市
       為推動國家光伏產業升級轉型,2015年國家能源局啟動光伏“領跑者”計劃,提出光電轉換率、電池組件和逆變器等一系列指標,旨在通過市場行為引導技術進步和產業升級。作為光伏系統中的重要設備,逆變器又面臨哪些特別的設計要求呢?


       
        通過兩年“領跑者”項目逆變器要求指標對比可以看出,能源局對于逆變器的1.1倍額定功率下能正常運行2小時的過載能力要求,從集中式逆變器擴大到所有類型。
       
        逆變器為什么要有過載功能?
       
        眾所周知,光伏面板發電功率取決于光照資源,在我國很多光照資源豐富地區,往往出現部分時間段,光伏面板發電功率大于額定功率,即要有過載功能。筆者找了幾家主流廠家的逆變器參數,發現每款產品都標有額定功率和最大功率,且最大功率都是超過額定功率的1.1倍。那是否意味著1.1倍過載的要求多此一舉?其實要了解為什么要有過載要求,而且今年制定更嚴格的新標準,還要從第一批“領跑者”基地——山西大同來找原因。
       
        大同位于山西省北部,光照資源豐富,其光照條件屬我國的二類地區。組件對逆變器功率1:1配置情況下,環境溫度較低,光照資源較好時,組件功率超過額定功率,所以對逆變器要求也要水漲船高,必須有過載功能。
       
        逆變器的超配。光伏發電系統由于組件功率的逐年衰減、灰塵遮擋以及線路老化的發生,再加上不同地區的日照條件的不同,為了獲得最佳收益,在實際操作中把光伏組件的總功率配得比逆變器總功率大一些,這種就叫做超配。適當的超配可以降低電站的初始投資,提高綜合收益。正是如此,超配才被廣泛應用。在通常的電站設計中,電站年平均滿發小時數為1500h左右,光伏組件和逆變器一般情況最佳的設計比為1.1~1.2:1。
       
        那為什么要明確規定正常運行2小時要求呢?上文中已經闡述,光伏發電系統發電功率取決于光照條件,一般發電系統最高功率出現在中午,持續時間不超過2個小時,這就是制定逆變器1.1倍額定功率下能正常運行2小時要求的初衷。
       

       
        問題又來了,通常中午也是一天氣溫最高的時候,逆變器工作環境溫度高,再加上部分廠家逆變器自身散熱差,導致了逆變器的降額。從6月份大同“領跑者”基地并網數據來看,很多業主發現,在日照條件非常好的時候,其發電系統發電量反而下降。這是業主方始料未及的,出現這一問題的原因就是逆變器的高溫降額。下圖可以清晰說明,在光照條件良好的情況下,電站的發電系統發電功率是大于電站設計的額定功率的,但是在超配的情況下,逆變器的功率是小于電站額定功率的,而恰恰這個時候逆變器出現了高溫降額。發電效率成幾何倍數的降低,導致業主直接經濟利益損失。所以部分逆變器生產廠家不注明具體環境溫度,來宣傳產品的過載能力,就是在偷換概念。
       

       
        今年“領跑者2.0”中重大改進項,就是將“領跑者1.0”對組串式逆變器的低標準提升到與集中式標準相同高度,更加維護了“領跑者”的技術先進性,也是保證了投資人的利益。市場上有過載功能的逆變器種類繁雜,但是高溫下能使出洪荒之力,實現長期過載的就鳳毛麟角了。其中全球光伏逆變器領軍企業陽光電源設計的SG50KTL,額定輸出功率48kW,采用智能風扇散熱,保持在45℃高溫下長期1.1倍過載。

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