光伏逆變器的洪荒之力——高溫過載

為推動國家光伏產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型，2015年國家能源局啟動光伏“領(lǐng)跑者”計劃，提出光電轉(zhuǎn)換率、電池組件和逆變器等一系列指標(biāo)，旨在通過市場行為引導(dǎo)技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級。作為光伏系統(tǒng)中的重要設(shè)備，逆變器又面臨哪些特別的設(shè)計要求呢？

通過兩年“領(lǐng)跑者”項目逆變器要求指標(biāo)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(fā)電功率取決于光照資源，在我國很多光照資源豐富地區(qū)，往往出現(xiàn)部分時間段，光伏面板發(fā)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(shù)，發(fā)現(xiàn)每款產(chǎn)品都標(biāo)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(yán)格的新標(biāo)準(zhǔn)，還要從第一批“領(lǐng)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(qū)。組件對逆變器功率1:1配置情況下，環(huán)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(fā)電系統(tǒng)由于組件功率的逐年衰減、灰塵遮擋以及線路老化的發(fā)生，再加上不同地區(qū)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(dāng)?shù)某淇梢越档碗娬镜某跏纪顿Y，提高綜合收益。正是如此，超配才被廣泛應(yīng)用。在通常的電站設(shè)計中，電站年平均滿發(fā)小時數(shù)為1500h左右，光伏組件和逆變器一般情況最佳的設(shè)計比為1.1~1.2：1。

那為什么要明確規(guī)定正常運行2小時要求呢？上文中已經(jīng)闡述，光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電功率取決于光照條件，一般發(fā)電系統(tǒng)最高功率出現(xiàn)在中午，持續(xù)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(huán)境溫度高，再加上部分廠家逆變器自身散熱差，導(dǎo)致了逆變器的降額。從6月份大同“領(lǐng)跑者”基地并網(wǎng)數(shù)據(jù)來看，很多業(yè)主發(fā)現(xiàn)，在日照條件非常好的時候，其發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量反而下降。這是業(yè)主方始料未及的，出現(xiàn)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(fā)電系統(tǒng)發(fā)電功率是大于電站設(shè)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(xiàn)了高溫降額。發(fā)電效率成幾何倍數(shù)的降低，導(dǎo)致業(yè)主直接經(jīng)濟利益損失。所以部分逆變器生產(chǎn)廠家不注明具體環(huán)境溫度，來宣傳產(chǎn)品的過載能力，就是在偷換概念。