光伏并网逆变器选型细则

并网逆变器选型细则并网逆变器是将太阳能直流电转换为可接入交流市电的设备， 是太阳能光伏发电站不可缺少的重要组成部分。 以下对光伏电站设计过程中并网逆变器及其选型做比较详细的介绍和分析。1． 并网逆变器在光伏电站中的作用光伏发电系统根据其应用模式一般可分为独立发电系统、 并网发电系统以及混合系统， 而并网发电系统的基本特点就是太阳电池组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。1.1 并网光伏电站的基本结构1.2 并网逆变器功作用和功能并网逆变器是电力、 电子、 自动控制、 计算机及半导体等多种技术相互渗透与有机结合的综合体现， 它是光伏并网发电系统中不可缺少的关键部分。 并网逆变器的主要功能是：◆最大功率跟踪◆ DC-AC 转换◆频率、相位追踪◆相关保护2． 并网逆变器分类并网逆变器按其电路拓扑结构可以分为变压器型和无变压器型逆变器， 其中变压器型又分为高频变压器型和低频变压器型。 变压器型和无变压器型逆变器的主要区别在于安全性和效率两个方面。以下对三种类型逆变器做简单介绍：◆高频变压器型采用 DC-AC-DC-AC 的电路结构， 设计较为复杂， 采用较多的功率开关器件，因此损耗较大。◆低频变压器型采用 DC-AC-AC 的电路结构，电路简单，采用普通工频变压器，具有较好的电气安全性，但效率较低。◆无变压器型采用 DC-AC 的电路结构，无电气隔离，电压范围较窄，但是损耗小、效率高。3． 并网逆变器主要技术指标a. 使用环境条件逆变器正常使用条件： 包括工作温度、 工作湿度以及逆变器的冷却方式等相关指标。b. 直流输入最大电流c. 直流输入最大电压d. 直流输入 MPP 电压范围逆变器对太阳能电池部分进行最大功率追踪（ MPPT）的电压范围，一般小于逆变器允许的最大直流输入电压，设计电池组件的输出电压应当在 MPP电压范围之内。e. 直流输入最大功率大于逆变器的额定输出功率，即通常所说的“逆变器功率” 。为了充分利用逆变器的容量， 设计接入并网逆变器的电池组件的标称功率可以等于直流侧输入最大功率。f. 最大输入路数指逆变器直流侧可接入的直流回路数目。g. 额定输出电压在规定的输入条件下， 逆变器应输出的电压值。 电压波动范围一般应： 单相220V± 5%，三相 380± 5%。h. 额定输出功率在规定的输出频率和负载功率因数下，逆变器应输出的额定电流值。i. 额定输出频率在并网系统中， 额定输出频率要对应所并入的电网频率， 而且当电网的频率和相位有微小波动时， 逆变器输出的交流电应自动追踪电网的频率和相位。 当检测到电网频率波动过大，逆变器将自动切离电网。我国的市电频率为 50Hz，并网逆变器频率波动范围一般在 ± 3%以内。j. 最大谐波含量正弦波逆变器，在阻性负载下，输出电压的最大谐波含量应 ≤ 10%。k. 过载能力在规定的条件下， 在较短时间内， 逆变器输出超过额定电流值的能力。 逆变器的过载能力应在规定的负载功率因数下，满足一定的要求。l. 效率在额定输出电压、 输出， 电流和规定的负载功率因数下， 逆变器输出有功功率与输入有功功率（或直流功率）之比。目前很多厂家的逆变器效率标示了“效率”和“欧洲效率”两种。 “效率”一般指一天内某时刻逆变器的最大效率， 而欧洲效率是根据一天内日照强度的变化计算加权值，通过特定的公式计算一天内的“平均效率” ，相对比较科学。很多公司的无变压器型逆变器的 “效率” 值很高很高， 其实理论上不太可能， 可能他们未考虑输出功率因素的影响，将无功功率也计算在内而得出的最大效率。m. 负载功率因数逆变器负载功率因数的允许变化范围，推荐值 0.7— 1.0。n. 负载的非对称性在 10%的非对称负载下， 固定频率的三相逆变器输出电压的非对称性应 ≤ 10%。o. 防护等级IP（ INGRESS PROTECTION）防护等级系统是由 IEC（ INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）所起草。 IP 防护等级是由两个数字所组成，第 1 个数字表示灯具离尘、防止外物侵入的等级，第 2 个数字表示灯具防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高。p. 保护功能逆变器应设置： 短路保护、 过电流保护、 过电压保护、 欠电压保护及缺相保护。q. 干扰与抗干扰逆变器应在规定的正常工作条件下， 能承受一般环境下的电磁干扰。 逆变器的抗干扰性能和电磁兼容性应符合有关标准的规定。r. 噪声不经常操作、监视和维护的逆变器，应小于 95db。经常操作、监视和维护的逆变器，应小于 80db。s. 显示逆变器应设有交流输出电压、 输出电流和输出频率等参数的数据显示， 并有输入带电、通电和故障状态的信号显示。t. 通信接口主要用于系统运行监控，一般的逆变器通讯接口模式有 RS-485、 RS-232以及 GPRS。u. 机械参数主要指逆变器的重量和尺寸。4． 并网逆变器选型分析4.1 光伏逆变应用场合光伏发电站是通过具有各种技术结构的逆变器连接到电网上的。 由于建筑的多样性， 势必导致太阳能电池板安装的多样性， 为了使太阳能的转换效率最高同时又兼顾建筑的外形美观， 这就要求我们的逆变器的多样化， 来实现最佳方式的太阳能转换。 现在世界上比较通行的太阳能逆变为： 集中逆变、 组串逆变和组件逆变，现将几种逆变器的特点和运用的场合加以分析。（ 1）集中逆变主要用在大型光伏发电站 （大于 10KW） 的系统中， 先是光伏组件连接成串，每串加上二极管， 再是将这些组串并行连接， 然后正负直接连接到同一台集中逆变器的直流输入侧。一般功率大的使用三相的 IGBT功率模块，功率较小的使用场效应晶体管， 同时使用 DSP转换控制器来改善所产出电能的质量， 使它非常接近于正弦波电流。集中型逆变的最大特点是效率高， 成本低， 工作状态不稳定。 不稳定原因主要是光伏组串与逆变器匹配不当， 以及部分光伏组件的阴影会导致整个发电站的发电量下降。某一光伏单元组的工作状态不良会造成整个发电站的不良运行。（ 2）组串逆变a.普通组串逆变。组串逆变器已成为现在国际市场上最流行的逆变器，光伏组件连接成串，每个组串（ 1— 5KW）都连接到一台指定的逆变器上，每个组串并网逆变器都有独立的最大功率跟踪单元 （ MPPT） 。 许多大型光伏电厂使用组串逆变器。 优点是不受组串间模块差异和遮影的影响， 同时减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况， 从而增加了发电量。 技术上的这些优势不仅降低了系统成本，也增加了系统的可靠性。同时，在组串间引入 “ 主—从 ” 的概念，使得在系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下， 将几组光伏组串联系在一起，让其中一个或几个工作， 从而产出更多的电能。 最新的概念为几个逆变器相互组成一个 “团队” 来代替 “主—从” 的概念， 使得系统的可靠性又进了一步。 目前，无变压器式组串逆变器已占了主导地位。总的来说组串逆变器的特点是减少了光伏组件之间的匹配错误、 部分阴影带来的电量损失， 以及组串连接二极管和大量直流电缆带来的电量损耗。 不仅大大降低了系统的成本，也增加了发电量和系统的可靠性。b.多组串逆变。多组串逆变技术在保留了组串逆变技术的优点上，通过一个共同的逆变桥将多个组串通过直流升压器连接起来， 并实现最大功率跟踪， 是有效且成本低的解决方案。多组串技术可以有效连接安装不同朝向（南方、东方、西方）的组件，也可以根据不同的发电时间实现最优化的转换效率。多组串逆变适用于安装在 3 至10KW的中等规模电站系统中。（ 3）组件逆变器每个组件都连接一台逆变器。组件逆变器的转换效率比组串低。 使用组件逆变器的系统中， 每个组件都必须连接到 230V 电网上，因此会造成交流侧的电网连接比较复杂，这种技术一般只应用在 50 至 400W 的光伏发电站中。4.2 逆变器选型设计的基本方法(1) 逆变器类型选择并网逆变器主要分高频变压器型、 低频变压器型和无变压器型三大类。 根据所设计电站以及业主的具体要求， 主要从安全性和效率两个层面来考虑变压器类型。以下是它们之间的对照表：类型 因素 安全性 转换效率 成本价格 重量、尺寸高频变压器型 中 低 中 中低频变压器型 高 中 高 大无变压器型 低 高 低 小(2) 容量匹配设计并网系统设计中要求电池阵列与所接逆变器的功率容量相匹配， 一般的设计思路是：组件标称功率×组件串联数×组件并联数＝电池阵列功率在容量设计中， 并网逆变器的最大输入功率应近似等于电池阵列功率， 已实现逆变器资源的最大化利用。(3) MPP 电压范围与电池组电压匹配根据太阳能电池的输出特性， 电池组件存在功率最大输出点， 并网逆变器具有在特点输入电压范围内自动追踪最大功率点的功能， 因此电池阵列的输出电压应处于逆变器 MPP电压范围以内。电池组件电压×组件串联数＝电池阵列电压一般的设计思路是电池阵列的标称电压近似等于并网逆变器 MPP电压的中间值，这样可以达到 MPPT的最佳效果。(4) 最大输入电流与电池组电流匹配电池组阵列的最大输出电流应小于逆变器最大输入电流。 为了减少组件到逆变器过程中的直流损耗， 以及防止电流过大对逆变器造成过热或电气损坏， 逆变器最大输入电流值与电池阵列的电流值的差值应尽量大一些。电池组件短路电流×组件并联数＝电池阵列最大输出电流(5) 转换效率并网逆变器的效率标示一般分最大效率和欧洲效率， 通过加权系数修正的欧洲效率更为科学。逆变器在其它条件满足的情况下，转换效率应越高越好。(6) 配套设备并网发电系统是完整的体系， 逆变器是重要的组成部分， 与之配套相关的设备主要是配电柜和监控系统。并网电站的监控系统包括硬件和软件， 根据自身特点而需要量身定做， 一般大型的逆变器厂家都针对自己的逆变器而专门开发了一套监控系统， 因此在逆变器选型过程中，应考虑相关的配套设备是否齐全。(7) 品牌与质量(8) 价格与服务5． 并网逆变器国内外生产厂家国内厂家（按首字母排序）安徽长远绿色能源有限公司北京哈博阳光新能源科技有限公司北京科诺伟业科技有限公司北京日佳电源有限公司北京索英电气技术有限公司北京自动化技术研究院飞瑞股份有限公司佛山市中商国通电子有限公司合肥赛恩电子科技有限公司合肥市科光电源有限责任公司合肥阳光电源有限公司江苏津恒能源科技有限公司杰俐企业股份有限公司科风股份有限公司雷克森技术有限公司利佳兴业股份有限公司茂迪股份有限公司南京格瑞能源科技有限公司南京冠亚电源设备有限公司宁波圣彼电气有限公司山东博奥斯电源有限公司山东精久科技有限公司上海航锐电源科技有限公司上海科境电器有限公司尚晶科技集团深圳科士达科技股份有限公司深圳市安德森电子科技有限公司深圳市光澜世纪科技有限公司深圳市天源新能源有限公司深圳中泰威太阳能有限公司索莱耐 (天津 )太阳能应用技术有限公司天阳新能源科技有限公司西藏华冠科技股份有限公司新疆新能源股份有限公司兴毅科技股份有限公司耀能科技股份有限公司盈正豫顺电子股份有限公司兆伏新能源有限公司中海阳 (北京 )能源科技有限公司中山市宇之源太阳能科技有限公司珠海赛比特电气设备有限公司国外主要厂家Fronius International 奥地利Futronics Power Designs KACO 德国LTi REEnergy 德国路斯特绿能Power-One 美国SanRex Solar 日本Sansha Electric Manufacturing 日本Sharp Corporation 日本SMA Solar 德国Sputnik Engineering 瑞士Xantrex Technology 加拿大6． 常用并网逆变器型号参数附表（及时更新）容量范围厂家 型号 输入功率输入电压输入电流输入端口效率 相数30kw~60kw SMA ST6-48 49.6kw 333v~700v 6× 25A 6×498% 阳光 SG30K3 33kw 220v~380V 150A 端子94.5% 3 阳光 SG50K3 55kw 450v~820v 130A 端子95% 3 KACO 25000xi park 30kw 350v~600v 3×26.9A 97.4% 3 KACO 30000xi park 37.5kw 350v~600v 3×29.2 A 97.4% 3 KACO 33000xi park 39kw 350v~600v 3×32.5A 97.4% 3 Sputnik SolarMax 35C 45kw 430v~800v 0A~78A 14 组串97% 3 Sputnik SolarMax 25C 33kw 430v~800v 0A~63A 96% Sputnik SolarMax 30C 40kw 430v~800v 0A~75A 96% Sputnik SolarMax 50C 66kw 430v~800v 0A~120A 96% Fronius Fronius IG400 42kw 210v~420v 164A 94.3% 3 Fronius Fronius IG500 52kw 210v~420v 205A 94.3% 3 南京冠亚GSG30KC 36kw 200v~400v 180A 95% 3 南京冠亚GSG50KC 60kw 350v~700v 171A 95.5% 3 北京科诺KGI-30 35kw 300v~600v 100A 93.5% 3 北京科诺KGI-50 60kw 300v~600v 170A 93.5% 3 Power one PVI-central -50 59kw 465v~850v 123A 1 95.5% 3 Power one PVI-central -50-TL 59kw 465v~850v 123A 1 97.5% 3 路斯特LUST PVM 450-033 39kw 450v~850v 80A 97% 3 路斯特LUST PVM 450-047 56kw 450v~850v 120A 97% 3 60kw~100kw Sputnik Solarmax 80C 105kw 430v~800v 0A~180A 96% 路斯特LUST PVM 450-068 81kw 450v~850v 160A 97% 3 100kw~400kw SMA SC100 110kw 450v~900v 235A 3 97.6% SMA SC150 175kw 450v~820v 354A 5 95.3% SMA SC200 235kw 450v~820v 472A 5 95.7% SMA SC250 295kw 450v~820v 591A 8 96.1% SMA SC100LV 110kw 250v~600v 430A 5 94.6% SMA SC125LV 145kw 300v~600v 448A 5 94.6% SMA SC200HE 235kw 450v~820v 472A 5 97.3% SMA SC250HE 295kw 450v~820v 591A 8 97.5% SMA SC350HE 410kw 450v~820v 827A 12 97.5% 阳光 SG100K3 110kw 450v~820v 250A 97% 3 阳光 SG250K3 275kw 450v~820v 600A 97.1% 3 阳光 SG250KTL 275kw 450v~820v 600A 98.1% 3 KACO XP100-H V 110kw 450v~800v 235A 97.1% 南京冠亚GSG100KC 120kw 350v~700v 285.7A 95.5% 3 南京冠亚GSG250KC 300kw 350v~700v 714.3A 96% 3 南京冠亚GSG300KC 360kw 350v~700v 857A 96% 3 Xantrex GT100E 300v~600v 319A 96.6% 3 Xantrex GT250E 450v~800v 555A 97.5% 3 Sputnik Solarmax 100C 130kw 430v~800v 0A~225A 96% Sputnik Solarmax 300C 400kw 430v~800v 0A~730A 96% 北京科诺KGI-100 110kw 300v~600v 335A 94% 3 北京科诺KGI-150 150kw 300v~600v 500A 95% 3 Power one PVI-central- 100 118kw 465v~850v 246A 2 95.5% 3 Power one PVI-central- 100-TL 118kw 465v~850v 246A 2 97.5% 3 Power one PVI-central- 200 236kw 465v~850v 492A 4 95.47% 3 Power one PVI-central- 200-TL 236kw 465v~850v 492A 4 97.43% 3 Power one PVI-central- 300 354kw 465v~850v 738A 6 95.47% 3 Power one PVI-central- 300-TL 354kw 465v~850v 738A 6 97.41% 3 路斯特LUST PVM 450-100 120kw 450v~850v 250A 97% 3 路斯特LUST PVM 450-200 240kw 450v~850v 500A 97% 3 日本SanRex 110kw 340v~650v 300A 96% 3 日本SanRex 275kw 340v~650v 750A 96.2% 3 400kw 以上SMA SC500HE 580kw 450v~820v 2×591A 线排98.5% 3 SMA SC400MV 470kw 450v~820v 2× 472A 10 96.9% SMA SC500MV 580kw 450v~820v 2×591A 16 97% SMA SC700MV 820kw 450v~820v 2× 800A 24 96.4% SMA SC1000MV 1160kw 450v~820v 4× 591A 线排97.3% 阳光 SG500K3 550kw 450v~820v 1200A 16 96.7% 3 阳光 SG500KTL 550kw 450v~820v 1200A 16 98.5% 3 阳光 SG1000KHV 1100kw 450v~820v 2400A 64 98.5% 3 南京冠亚SGS500KC 600kw 350v~700v 1428A 96% 3 Xantrex GT500E 450v~800v 1120A 98.1% 3 日本SanRex 550kw 340v~650v 1500A 96.3% 3