光伏电站并网逆变器选型设计指南
光伏电站并网逆变器选型设计指南
并网逆变器作为光伏并网系统的关键设备，直接关系到系统的效率、输出电能质量、电站的稳定性以及最终的发电量。选型设计规范要求，主要包括：并网逆变器需要满足一定的技术参数和性能要求。例如，逆变器的最大功率跟踪、DC-AC转换、频率和相位追踪、相关保护等功能，以及逆变器的参数测量精度、谐波含量、过载能力和效率等。并网逆变器需要使用环境的适用能力，关键元器件需要满足具备高可靠性和长寿命，防护等级也需要根据使用环境进行调整。通过规范要求，可以确保并网逆变器在各种应用场景中都能稳定可靠地工作，提高光伏发电系统的整体效率和安全性。具体设计选型考虑要点，分析如下：
并网逆变器的功率，通常跟光伏系统容量相等。如果项目建设地点辐射情况一般，设备在大多数情况下无法以额定功率发电，那么可以降低并网逆变器容量或者选择相同容量，以选择相同容量为宜。
设计选择的光伏系统功率，不应超过并网逆变器的最大直流输入功率。在确定系统容量时，需要考虑最大串联组件数量问题，以确定最终总光伏系统功率。
逆变器的功率，应当与所连接光伏组件的功率相适宜。两个系统部分功率的关系可以通过逆变器最大功率和光伏组件的峰值功率之间的比值进行描述。对于旨在获得最大发电量的发电站设计，应当适当提高并网逆变器负荷程度，即逆变器最大功率和光伏组件的峰值功率之间的比值，应当设置在大约110%比较合适。
大容量的集中型并网逆变器，由于整体容量的增大，对于相关设备的耐压、过电流有较高的要求，会造成设备造价增加。对于在日照条件比较差的地区，应选用相对容量较小的逆变器，而不应以利用全部光照能量为标准选择逆变器容量。
分布式光伏接入电压等级、接入形式（交流或直流），应根据装机容量（以单并网点汇集规模计算）、传输能力、对电网造成的影响等因素进行选择。
分布式光伏接入容量≤8kW且并网线路长度≤500m的，宜采用±375V直流或220V交流接入方式。对于电源电压为220V的小型光伏发电系统，一般直接选用与光伏组件峰值功率接近的单相逆变器。
分布式光伏接入容量8kW~400kW之间且并网线路长度≤500m的，宜采用±375V直流或380V交流接入方式。对于电源电压为三相380V的小型光伏发电系统，当无适合的三相逆变器时，可以选用单相并网逆变器，在这种情况下需要对光伏组件的总数量进行三等分，相互独立的每一组组件各自接入一台单相逆变器上，三个相线上各接入一台相应的并网逆变器，保证送入三个相线的发电量相等。
分布式光伏接入容量400kW~500kW之间且并网线路长度≤1000m的，宜采用±375V直流接入方式或交流10kV接入方式。对于中小型光伏系统，需要注意的是实际接入的电压，因为对于这类容量系统通常接入功率不大，甚至可以选择单相接入，即单相并网逆变器，也可以通过若干个组串逆变器的并联实现，当接入电压较高时，可考虑设置升压变压器。
分布式光伏接入容量介于500kW~6MW（6000kW）的，或者接入容量＞400kW且并网线路长度＞1000m的，采用10kV交流接入方式。对于大规模太阳能发电系统，应当尽可能采用大功率的集中型并网逆变器。当系统发电功率远大于并网逆变器功率时，可将整个光伏系统按照逆变器的容量大小进行分割，采用模块化并网方式。每一个模块可采用单台逆变器，也可采用多台并联运行。
并网逆变器输出电压，大致有2种：一种为低电压类型，其输出电压在400V以下，另一种为高电压型，其输出电压为10KV。欧洲和我国主要逆变器产品最高直流输入电压，一般在850V-1000V范围。低输入电压的并网逆变器必然电池组串的并联数会比较多，相应工作电流会比较大，但是设备耐压降了下来；高输入电压的并网逆变器串联数增大，但并联数将会减少，汇流箱的使用数量也会减少，主电路电流相应会降低，但是设备耐压要求比较高，对于控制回路中常规的开关器件的需压要求也相应提高，一般必须采用串极使用。
独立光伏系统逆变器的总额定容量，应根据交流侧负荷最大功率及负荷性质选择。并网逆变器的数量应根据光伏系统装机容量及单台并网逆变器额定容量确定。并网逆变器的选择，还应遵循以下原则：并网逆变器应具备自动运行和停止功能、最大功率跟踪控制功能和防止孤岛效应功能；逆流型并网逆变器应具备自动电压调整功能。不带工频隔离变压器的并网逆变器，应具备直流检测功能。无隔离变压器的并网逆变器，应具备直流接地检测功能。并网逆变器应具有并网保护装置，与电力系统具备相同的电压、相数、相位、频率及接线方式。
输出电压在400V以下的逆变器，其内部一般设计无隔离变压器，当采用低压并网接入方案时，对于和电网电压等级不同的逆变器应在逆变器输出端设置隔离变压器。高压型并网逆变器其内部一般设计了升压隔离变压器，当采用高压并网接入方案时，除非电网电压与逆变器输出电压为同一等级，一般应选用无隔离变压器的并网逆变器，在逆变器输出端单独设置隔离型升压变压器。逆变器一般采用隔离变压器来实现隔离并网，隔离变压器有2个作用：电气隔离、升压。光伏并网发电系统的电气隔离主要目的是防止逆变前级的直流分量直接进入交流电网，从而危害交流电网中的电气设备正常运行，同时增强整个光伏发电系统的运行安全性。升压的目的，则是并网接入。
并网逆变器跟光伏电池组串的安全配合问题，要求光伏组串最高电压（开路电压），不超过并网逆变器最高输入直流电压，应当考虑当地环境温度对组件电压的影响（需要结合开路电压温度系数进行计算）。一般情况下应选用最高输入电压大于 900V的产品。
并网逆变器有2类：集中型、组串型。对于集中型：输入端口数大多数按照 MPPT 数量来定，如果设备仅有1路MPPT，那么通常会仅有1 路端口输入；如果是2个 MPPT，比如某些厂家的500KW并网逆变器由2台250KW 并网逆变器组成，即有2路输入，对于主从结构的设备，通常会只有1 路（铜排），系统按照实时容量来自行分配工作设备模块。因此，输入端口数需要向厂商了解，这样才能确定设备的最大输入电流在设备输入端得分配情况。对于组串型：一般会有多路输入，但是每路都有最大输入电流限制；比如某组串型并网逆变器，输入为3×7.5A，就是说3路输入，每路最大电流为7.5A，就是说我们在选择组件时电流不可以超过7.5A，还需要考虑一定余量。
作为光伏系统的关键部件，并网逆变器每降低一个百分点，就意味着1%的发电量的损失，因此，在设计时优先选择高效率并网逆变器。但是，对于效率并不是单纯看最高效率、欧洲效率，而是需要看效率曲线。比如，有的产品逆变器最高效率是98%，但是效率曲线反映只有在25%左右功率下才接近98%线，也就是说在低负荷时逆变效率比较低。比如，有的产品逆变器最高效率是95%，但是效率曲线反映在8%左右的额定功率下就已达到了最大值，在3%左右的功率即可达到90%的效率，对照比其在低负荷时逆变效率更高。总结来说，对于并网逆变器，由于光伏系统相当一部分时间内没有工作在满负荷，因此我们需要优先选择能够在大多数符合比例段内都能达到较高效率的设备。