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集中式逆变器优缺点

发布时间:2024-05-22 17:20:21 人气:

太阳能逆变器分类?

       太阳能逆变器是将太阳能电池板生成的直流电转换为交流电的设备。它们主要有三种类型:

       集中式逆变器(Central Inverter):这种逆变器将多个太阳能电池板串联连接到一个集中式逆变器上。它适用于较大规模的太阳能发电系统,但可能会受到阴影覆盖一个电池板时整个系统效能下降的影响。

       弦式逆变器(String Inverter):这种逆变器将几个太阳能电池板串联在一起,形成一个弦。每个弦连接到一个弦式逆变器。相比于集中式逆变器,它在面对部分阴影问题时更灵活,因为一个受阴影的弦不会影响整个系统。

       微逆变器(Microinverter):每个太阳能电池板都连接到一个微逆变器,它将直流电转换为交流电。这种配置允许每个电池板独立工作,最大程度上减少阴影对系统性能的影响。微逆变器通常用于小规模和分布式太阳能发电系统。

1万瓦光伏发电系统电路。

       目前,太阳能

       光伏发电系统

       的设计容量可以从几千瓦到几百千瓦,甚至上兆瓦,由于国内的光伏发电与建筑结合的形式各种各样,设备的选型需根据

       太阳能电池

       方阵安装的实际情况(如组件规格、安装朝向等)进行优化设计,

       太阳能光伏发电

       并网系统中的并网

       逆变器

       设置方式分为:集中式、主从式、分布式和组串式。

       1.集中式

       集中式并网方式适合于安装朝向相同且规格相同的太阳能电池方阵,在电气设计时,采用单台逆变器实现集中并网发电方案如图1所示。对于大型并网

       光伏系统

       ,如果太阳能电池方阵安装的朝向、倾角和阴影等情况基本相同,通常采用大型的集中式

       三相逆变器

       ,该方式的主要优点是:整体结构中使用

       光伏并网逆变器

       较少,安装施工较简单;使用的集中式逆变器功率大,效率较高,通常大型集中式逆变器的效率比分布式逆变器要高大约2%左右,对于9.3MWp光伏发达系统而言,因为使用的逆变器台数较少,初始成本比较低;并网接入点较少,输出电能质量较高。该方式的主要缺点是一旦并网逆变器故障,将造成大面积的

       太阳能光伏发电系统

       停用。

       集中逆变一般用于大型

       光伏发电站

       (>10kW)的系统中,很多并行的

       光伏电池

       组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端,一般功率大的使用三相

       IGBT功率模块

       ,功率较小的使用

       场效应晶体管

       ,同时使用DSP来改善所产出电能的质量,使它非常接近于正弦波电流。

       2.主从式

       对于大型的光伏发电系统可采用主从结构,主从结构其实也是集中式的一种,该结构的主要特点是采用2~3个集中式逆变器,总功率被几个逆变器均分。在辐射较低的时候,只有一个逆变器工作,以提高逆变器在太阳能电池方阵输出低功率时候的工作效率;在

       太阳辐射

       升高,太阳能电池方阵输出功率增加到超过一台逆变器的容量时,另一台逆变器自动投入运行。为了保证逆变器的运行时间均等,主从逆变器可以自动的轮换主从的配置。

       3.分布式

       分布式并网

       发电方式适合于在安装不同朝向或不同规格的太阳能电池方阵,在电气设计时,可将同一朝向且规格相同的太阳能电池方阵通过单台逆变器集中并网发电,大型的

       分布式系统

       主要是针对太阳能电池方阵朝向、倾角和太阳阴影不尽相同的情况使用的。分布式系统将相同朝向,倾角以及无阴影的光伏

       电池组

       件串成一串,由一串或者几串构成一个太阳能电池子方阵,安装一台并网逆变器与之匹配。分布式并网发电原理如图3所示。这种情况下可以省略汇线盒,降低成本;还可以对

       并网光伏发电系统

       进行

       分片

       的维修,减少维修时的发电损失。

组串式逆变器和集中式逆变器的区别

       直接区别:一个功率大一个功率小。

       集中式逆变器:设备功率在50KW到630KW之间,功率器件采用大电流IGBT,系统拓扑结构采用DC-AC一级电力电子器件变换全桥逆变,工频隔离变压器的方式,防护等级一般为IP20。体积较大,室内立式安装。

       组串式逆变器:功率小于30KW,功率开关管采用小电流的MOSFET,拓扑结构采用DC-DC-BOOST升压和DC-AC全桥逆变两级电力电子器件变换,防护等级一般为IP65。体积较小,可室外臂挂式安装。

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比较常见光伏电池的种类对比各自优缺点

       常见的光伏电池的种类以及它的优缺点我详细介绍一下。一、单晶硅太阳能电池

       单晶硅太阳能电池的结构主要包括正面梳状电极、减反射膜、N型层、PN结、P型层、背面电极等。单晶硅太阳能电池广泛用于空间和地面,这种太阳能电池以高纯的单晶硅棒为原料。将单晶硅棒切成片,经过一系列的半导体工艺形成PN结。然后采用丝网印刷法做成栅线,经过烧结工艺制成背电极,单晶硅太阳能电池的单体片就制成了。单体片即可按所需要的规格用串联和并联的方法组装成太阳能电池组件(太阳能电池板),构成一定的输出电压和电流。最后用框架进行封装,将太阳能电池组件组成各种大小不同的太阳能电池阵列。目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右,实验室成果也有20%以上的。

       二、多晶硅太阳能电池

       多晶硅薄膜太阳电池是将多晶硅薄膜生长在低成本的衬底材料上,用相对薄的晶体硅层 作为太阳电池的激活层,不仅保持了晶体硅太阳电池的高性能和稳定性,而且材料的用量大幅度下降,明显地降低了电池成本。多晶硅薄膜太阳电池的工作原理与其它太阳电池一样,是基于太阳光与半导体材料的作用而形成光伏效应。太阳能电池使用的多晶硅材料多半是含有大量单晶颗粒的集合体,或用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化,然后注入石墨铸模中,即得多晶硅锭。这种硅锭铸成立方体,以便切片加工成方形电池片。多晶硅太阳能电池板的制作工艺与单晶硅太阳能电池板差不多,其光电转换效率约12%左右,稍低于单晶硅太阳能电池,但是材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展。

       三、非晶硅太阳能电池

       非晶硅太阳能电池由透明氧化物薄膜(TCO)层、非晶硅薄膜P-I-N层(I层为本征吸收层)、背电极金属薄膜层组成,基底可以是铝合金、不锈钢、特种塑料等。它与单晶硅和多晶硅太阳能电池的制作方法完全不同,硅材料消耗很少,电耗更低。制造方法有多种,最常见的是用辉光放电法得到N型或P型的非晶硅膜。衬底材料一般用玻璃或不锈钢板。非晶硅太阳能电池很薄,可以制成叠层式,或采用集成电路的方法制造,可一次制作多个串联电池,以获得较高的电压。目前非晶硅太阳能电池光电转换效率偏低,国际先进水平为10%左右。

       四、多元化合物太阳能电池

       硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高,成本较单晶硅电池低,在广泛深入的应用研究基础上,国际上许多国家的碲化镉薄膜太阳电池已由实验室研究阶段开始走向规模工业化生产。

       1、硫化镉太阳能电池:虽然光电效率已提高到9%,但是仍无法与多晶硅太阳能电池竞争。与非晶硅薄膜电池相比,制造工艺比较简单。

       2、砷化镓太阳能电池:砷化镓与太阳光谱的匹配较适合,且能耐高温,在250℃的条件下,光电转换性能仍很良好,其最高光电转换效率约30%,特别适合做高温聚光太阳能电池。由于镓比较稀缺,砷有毒,制造成本高,此种太阳能电池的发展受到影响。

       3、铜铟硒太阳能电池:以铜、铟、硒三元化合物半导体为基本材料制成的太阳能电池。它是一种多晶薄膜结构,材料消耗少,成本低,性能稳定,光电转换效率在10%以上。因此是一种可与非晶硅薄膜太阳能电池相竞争的新型太阳能电池。

       五、纳米晶体化学太阳能电池

       染料敏化纳米晶体太阳能电池(DSSCs)主要包括镀有透明导电膜的玻璃基底,染料敏化的半导体材料、对电极以及电解质等几部分。其阳极为染料敏化半导体薄膜(TiO2膜),阴极为镀铂的导电玻璃。纳米晶体TiO2太阳能电池的优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10%以上,制作成本仅为硅太阳电池的1/5~1/10,.寿命能达到20年以上。

       六、叠层太阳能电池

       叠层电池使得电池的性能可以得到叠加。太阳能电池的薄层化使其可以做得更薄,因此器件的叠层也变得更为现实可行。叠层电池可以是同种器件的叠层,也可以是异类器件的叠层。每一个叠层单元,由于感光部分的光响应性能不同,可分别吸收利用不同波段的太阳光。经过叠层,太阳光可以在全波段上都受到较好的吸收;同时由于器件之间的耦合效应,整体的光能转换效率可以达到更高水平。

       七、柔性太阳能电池

       柔性太阳能电池板采用高晶硅材料制成,并用高强度、透光性能强的太阳能专用钢化玻璃以及高性能、耐紫外线辐射的专用密封材料层压制而成,有能抗冰雪、抗震、防压等多种优点,即使在温度剧变的恶劣条件下也能正常使用,。所以柔性电池能用在平板类太阳能电池难以胜任的许多领域,例如太阳能汽车、飞机、飞艇、建筑、纺织品、帐篷、服装、头盔,玩具等特殊曲面上。

简述逆变器的选型

       光伏并网逆变器的常见类型

       目前我国光伏电站采用的逆变器结构主要有:集中式光伏逆变器系统、组串式光伏逆变器系统、集散式光伏逆变器系统以及微型逆变器等。下面简单介绍一下集中式逆变器和组串式逆变器的的特点(后期会陆续介绍其他类型的逆变器):

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       1.1集中式光伏逆变器

       集中式光伏逆变系统是大型光伏电站普遍采用的电能变换装置,也是目前最为成熟的技术方案之一。集中式光伏逆变系统采用一路最大功率点跟踪(MPPT)输入,集中MPPT寻优、集中逆变输出,

       集中式逆变器是将很多光伏组串经过汇流后连接到逆变器直流输入端,集中完成将直流电转换为交流电的设备。集中式逆变器通常使用单级两电平三相全桥拓扑结构,大功率IGBT和SVPWM调制算法,通过DSP控制IGBT发出两电平方波,通过LCL或LC滤波器滤波后输出满足标准要求的正弦波。

       集中式逆变器常见的输出功率为500kW、630kW,以500kW集中式逆变器应用业绩最多,集中式逆变器转换效率通常>98.3%,中国效率>97.5%,每台逆变器具有1路MPPT,MPPT电压跟踪范围为500V~850V,2台逆变器组成1MW方阵,通过一个双分裂绕组变压器升压后接入35kV中压电网。

       目前国内还有最新的直流1500V集中式逆变器,单价功率1.25~3.125MW,采用逆变升压一体结构,组成2.5MW~6.4MW的发电系统,适合目前平价电站的建设。

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       集中式逆变器的优点:

       1、安装相对简单,更方便维护。

       2、该逆变系统采用单级式控制方式,控制相对简洁,相关技术比较成熟,单位系统造价低。

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       集中式逆变器的缺点:

       单台集中式光伏逆变器仅具备一路MPPT路数,针对光伏电池板组件之间存在的匹配偏差,无法做到对每一光伏电池板组串精确地跟踪控制,造成电池板利用效率降低。特别是山地电站的大规模涌现,其应用场景受地形限制,无法保证所有组串朝向、倾角按照最优方式配置,单路MPPT方案的集中式光伏逆变器很难满足现场应用要求。

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       1.2组串式光伏逆变器

       组串式光伏逆变系统最初是针对屋顶光伏等小型光伏发电系统设计的,可直接接入低压电网,不需要隔离变压器或升压变压器,特别适合于低压并网的分布式光伏发电。

       为了更好地解决光伏电池板组件“失配”造成的发电量的损失,在大型光伏电站中也出现了以小功率组串式光伏逆变器组成的光伏逆变系统,通过对光伏电池板组件子方阵的分散MPPT优化,交流汇接并联后集中升压并网,从而较好的解决了大型光伏电站因光伏电池板组件“失配”导致的发电量损失。

       组串式逆变器是基于模块化的概念,将光伏方阵中的每个光伏组串连接至指定逆变器的直流输入端,各自完成将直流电转换为交流电的设备。组串式逆变器通常使用两级三电平三相全桥拓扑结构,选用中小功率IGBT和SVPWM调制算法,通过DSP控制IGBT发出三电平方波,通过LCL或LC滤波器滤波后输出满足标准的正弦波。

       组串式逆变器常见的输出功率为1~10kW、20kW~40kW、50kW~80kW,逆变器的最大转换效率为98%以上,中国效率高达98.4%以上,每台逆变器具有多路的MPPT,MPPT电压范围通常为200V~1000V(1~5kW小功率逆变器的MPPT范围一般是80V~500V,直接接入用户电网侧),通过交流汇流后经双绕组变压器接入35kV中压电网。

古瑞瓦特集中式逆变器怎样?

       古瑞瓦特集中式逆变器是将光伏组件产生的直流电汇总转变为交流电后进行升压、并网。因此,逆变器的功率都相对较大。光伏电站中一般采用500kW以上的集中式逆变器。古瑞瓦特集中式逆变器的特点:

       1、功率大,数量少,便于管理;元器件少,稳定性好,便于维护;

       2、谐波含量少,电能质量高;保护功能齐全,安全性高;

       3、有功率因素调节功能和低电压穿越功能,电网调节性好。

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