前言

?在光伏系統中,光伏組件和逆變器作為最為重要的兩個部分,其技術參數對系統設計至關重要,只有讀懂參數,才能更好的完成光伏系統設計和設備選型,并保障后期的高效運維,下面我們以三相逆變器及單晶組件為例,解讀其關鍵參數。并通過幾個實例,給大家介紹如何配對組件與逆變器。
01?光伏并網逆變器參數詳解

我們以納通NAC-DT 系列8-12KW產品為例。

型號命名及直流側技術參數

 

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

1.型號和命名

納通并網逆變器是根據其額定交流輸出功率來命名的,如 NAC12K-DT, 對應的額定交流輸出功率為12KW。 另外,這里的D代表Dual, 即兩路MPPT, T代表Three, 即三相逆變器。

2.最大輸入功率

指逆變器允許的最大直流接入組串功率。從參數表上來看,NAC12K-DT這款逆變器,可允許組件接入最大14kW??(注意組件接入總電壓和電流須在逆變器直流輸入電壓和電流范圍內)。

3.最大輸入電壓

是指允許輸入到逆變器的最大電壓,即單個組串中所有電池板開路電壓之和不能超過這個值。

如納通NAC-DT系列 8-12K逆變器, 考慮天氣寒冷的情況之下組件開路電壓的負溫度特性(隨溫度降低,開路電壓上升),單個組串的開路電壓不能超過逆變器最大輸入電壓1100V。

4.MPPT電壓范圍

更寬的MPPT電壓范圍能夠實現早晨更早發電,日落后更多發電。當組串的MPPT電壓達到逆變器MPPT電壓范圍(如納通NAC12K-DT電壓范圍為250V-950V), 逆變器就可以追蹤到組串的最大功率點。

注: 三相機的最佳工作電壓在620V左右,此時逆變器的轉化效率最高。在實際應用中,當組串工作電壓低于額定電壓(620V)時,逆變器升壓電路開始工作,會產生一定損耗,降低效率。所以在組串配置時建議每串組件的MPPT電壓略高于620V

5.MPPT路數及每路MPPT輸入組串數

是指逆變器的MPPT路數以及每路MPPT上可接入的組串數量。

以下圖納通30KW機器為例:

共有6路直流輸入, 分別為 A 、B、C、D、E、F。 PV1 , PV2 代表兩路MPPT輸入。1路MPPT下的幾路組串輸入必須相等,不同路MPPT下的組串輸入可以不相等,即A=B=C,D=E=F,但A可以不等于D。

 

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

6.最大直流電流

逆變器允許通過的最大電流,最大直流輸入電流=單個組串最大輸入電流 * 組串數量。

逆變器直流側最大輸入電流的增大,可以更靈活的配置組件。比如最近廣受行業追捧的雙面組件,隨著雙面增益的增加,開路電壓和峰值功率電壓基本不變,而組件峰值功率和峰值功率電流變大。下圖為某知名廠家正面功率為300W的雙面組件部分參數。在雙面增益25%的情況下,峰值功率電流可達到11.44A。

 

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

納通NAC-DT8-12KW系列逆變器的最大直流電流為12A, 可以匹配雙面組件。

逆變器交流輸出側技術參數
光伏逆變器及組件參數解讀與配比

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

1.?額定輸出功率

是指逆變器在額定電壓電流下的輸出功率, 是可以長時間持續穩定輸出的功率。

2.最大輸出功率

最大功率也叫峰值功率,是指逆變器在極短時間內能夠輸出的最大功率值。由于最大功率只能維持很短的時間,所以不具備很大的參考意義。

3.?功率因數

在交流電路中,電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數,用符號cosΦ表示,在數值上,功率因數是有功功率和視在功率的比值,即cosΦ=P/S,一般說來如白熾燈泡、電阻爐等電阻負荷的功率因數為1,一般具有電感性負載的電路功率因數都小于1。當設備的功率因素小于0.9時,將會被罰款。納通逆變器的功率因素輸出為1,并可在0.8超前-0.8滯后之間進行調節。

功率因素是工商業分布式光伏項目特別需要關注的問題,它需要從系統的角度考慮,不僅需要考慮負載的類型和大小,還需要考慮無功補償裝置的性能,測試點和控制方法,建議可以觀察整個光伏系統的運轉,確保系統有功功率正常。

效率

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

逆變器就是光伏電站中將組件產生的直流電轉換為交流電的設備,在將直流電轉換為交流電的過程中,一小部分能量以熱量的形式損耗了,所以光伏逆變器交流輸出側的能量小于直流輸入側的能量。光伏逆變器在交流端的輸出功率與直流端輸入功率之比稱之為逆變器的轉換效率。

光伏逆變器最大轉換效率是指其在瞬時的最大轉換效率,在實際使用中意義不大,因為逆變器不可能一直工作在某一個負載點上。

歐洲效率是根據歐洲的光照條件,在不同的直流輸入功率點,譬如5%、10%、20%、30%、50%、100%,得出不同功率點的權值,用來估算逆變器的總體效率。

 

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

相比最大效率,歐洲效率對于評價逆變器發電量高低更具有參考意義。值得一提的是,隨著中國領跑者計劃的實施,“中國效率”也會越來越多的走進光伏人的視野。

MPPT效率是指靜態最大功率點跟蹤(MPPT)效率,在一段時間內,逆變器從太陽能電池組件獲得的直流電能,與理論上太陽能組件工作在最大功率點在該時間段輸出的電能的比值。逆變器的MPPT效率對于評價逆變器本身是否高效來說更有參考意義。

功能保護

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

1.絕緣阻抗檢測

逆變器自身具備ISO(接地絕緣偵測電路)保護功能,當組件方陣的接地絕緣阻抗過低的時候,逆變器無法并網,會報ISO錯誤。

2.漏電保護

在逆變器接入交流電網,交流斷路器閉合的任何情況下,逆變器都會進行殘余電流檢測。無論逆變器是否帶有隔離,與之連接的光伏方陣是否接地,以及隔離形式采用何種等級(基本絕緣隔離或加強絕緣隔離),都會對過量的連續殘余電流及過量殘余電流的突變進行監控。限值如下:

a)???連續殘余電流。 如果連續殘余電流超過如下限值,逆變器會在0.3s 內斷開并發出故障發生信號:

1)對于額定輸出小于或等于30kVA的逆變器, 300mA;

2)對于額定輸出大于30kVA的逆變器,10mA/kVA。

b)??殘余電流的突變。 如果殘余電流的突變超過下表所列的限值,則逆變器會在規定時間內斷開。

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

3.溫度保護

通常情況下逆變器可以在外部環境溫度45度以下時額定功率輸出,當外部環境溫度大于45度時逆變器會降載運行直至停止工作。

常規參數
光伏逆變器及組件參數解讀與配比

1.尺寸、重量和安裝方式

體積小、重量輕、安裝方式簡單的光伏逆變器一直受到客戶的青睞。體積小、重量輕往往意味著運輸方便,減少了在運輸過程中機器損壞的風險。而壁掛式的安裝方式則是客戶的首選,客戶只需查看墻壁或者安裝附著點是否穩定牢靠,減少了安裝的人力和物力

2.工作溫度范圍

工作溫度范圍也是大家需要著重關注的技術參數,逆變器工作的溫度范圍往往體現了逆變器耐受低溫和高溫的能力,決定了逆變器的壽命。如果逆變器有較寬的環境溫度范圍,說明逆變器耐受低溫和高溫的能力更優異,性能更好。

3.防護等級

整體來講,光伏逆變器分為室內用和室外用,防護等級比較低的,一般IP20或IP23,屬于室內用,需要有專門的逆變器室,IP54和IP65都達到了室外用的標準,不需要逆變器室。

注:具有IP65防護等級的逆變器您可以放心安裝在室外,但是一定要通過給逆變器加裝蓋板,或安裝在屋檐下,或安裝在支架上(組件下方),等三種方案,保證避免陽光直射,減少各種不利因素的影響,保障光伏系統全生命周期的投資收益。

4.冷卻方式

很多逆變器廠家在冷卻方式這點上存在分歧,有的廠家覺得完全不需要風扇散熱,有的廠家覺得所有的逆變器都要加裝風扇。

這兩種說法各有各的道理,風扇屬于易損件,如果長期使用,會容易損壞,降低逆變器的穩定性,增加運維成本。另一方面如果不加裝風扇,會使逆變器的散熱受到影響,尤其在外界環境溫度很高的情況下,逆變器不能及時的散熱,影響壽命。當然,在特定條件下,我們需要考慮帶風扇的設備如何避免風沙影響的問題。

認證與標準

 

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

逆變器在不同國家并網,都需要遵照當地的并網法規。這也給逆變器的適應性提出了極大的挑戰,因而,一臺逆變器實際符合的法規越多,越能體現該逆變器廠家的綜合實力。

在中國,中華人民共和國能源行業標準NBT 32004-2013是國家能源局在2013年8月1日頒布執行的,其規定了光伏逆變器的類型、使用、安裝和運輸條件,規定了光伏逆變器的試驗和檢測方法。在逆變器生產和設計、檢測過程中,需嚴格按照此標準執行。

 

02 光伏組件關鍵參數詳解

隨著光伏行業的發展, 很多企業都將一些高效組件應用在戶用領域。我們這里就以某一線品牌的高效單晶組件為例,截選其電氣參數如下圖:

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

電性能參數

STC指“標準測試條件”下的參數,輻照度為1000W/m2,電池溫度25℃,光譜AM1.5。

NOTC指“電池片標稱工作溫度條件”下的參數,輻照度800W/m2,環境溫度20℃,光譜AM1.5, 風速1m/s。

在實際應用中,通常都參考STC(標準測試條件)參數。

1.最大功率

我們常說300Wp光伏組件。下表的“p”為peak的縮寫,代表其峰值功率為300W。

2.開路電壓Voc

開路電壓是指電池片沒有接負載時的端電壓,該值乘以逆變器一路輸入組件的數量應小于逆變器最大直流輸入電壓。

3.短路電流 Isc

短路電流是電池片短路時的輸出電流。

4.峰值功率電壓Vmp

又被稱為最大功率點工作電壓,代表組件最大功率時的工作電壓。

5.峰值功率電流Imp

又被稱為最大功率點工作電流, 代表組件最大功率時的工作電流。

6.組件效率

理論上,尺寸、標稱功率相同的組件,效率肯定是相同的。光伏組件是由電池片組成,一塊光伏組件通常由60片(6×10)或72片(6×10)電池片組成,面積分別為1.635m2(0.991m×1.65m)和1.94m2(0.992m×1.956m)。輻照度為1000W/m2時,1.635m2組件上接收的功率為1635W,當輸出為300W時,效率為18.3%,輸出為305W時,效率為18.7%。

溫度系數

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

溫度系數分電壓溫度系數,電流溫度系數和功率溫度系數。通常組件溫度降低時,電池片的輸出電流會隨之降低,而電壓隨之升高,因而,在進行串并聯方案設計時,要用開路電壓、工作電壓、溫度系數、當地晝間極端低溫進行最大開路電壓和MPPT電壓范圍的計算,防止組串電壓超出逆變器的標稱范圍。

工作參數

 

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

1.工作溫度

組件的工作溫度,通常指組件可以工作的外部環境溫度范圍,一般光伏組件的工作溫度是可以滿足環境溫度的。

2.功率公差

0~+5 W代表是正公差。如300W的組件,功率范圍在300W到305W之間為合格。

3.最大系統電壓

系統電壓是指若干太陽能板組成一個太陽能發電系統,這個發電系統的最大直流電壓;最大可以是1000V. (假設光伏組件開路電壓Voc的電壓溫度系數為-0.32%,STC下的Voc=44.7V,在極端工作低溫-40℃下的Voc=44.7*(1+0.32%*(25+40))=54V,一般要求每個組串中設計串聯組件數≤1000/54=18)。目前流行太陽能板的標準系統電壓是600V(美國標準)和1000V(歐洲標準)。

 

03? 光伏逆變器和組件的配比

通過前面對逆變器和組件的參數的介紹, 我們可以知道,在對組件和逆變器進行配比時,需要從功率,開路電壓,最佳工作點電壓等方面綜合考慮,以盡可能提升系統效率。考慮到現場實際情況,需要特別注意以下幾點:

1.???考慮溫度系數的組串開路電壓必須小于逆變器最大輸入電壓;

2.???考慮溫度系數的組串MPPT電壓要在逆變器MPPT跟蹤范圍之內;

3.???三相機的最佳工作電壓在620V左右,單相機的最佳工作電壓為360V左右, 此時逆變器的轉化效率最高。 所以在組串配置時建議每串組件的MPPT電壓盡量接近620V/360V,組串MPPT電壓和逆變器最佳工作電壓的差距越大(不管是偏低還是偏高),效率就會越低;

4.???單路MPPT下接的每串組件,要保證接入的組件數量一致。

這里,我們不妨以納通逆變器參與的幾個現場實際應用為例, 來說明組件和逆變器的配置方法。

??實例1:??

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

下面,我們來看下“組件+逆變器配置”的兩種配置方案。

配置方案1:

MPPT1 : 15塊一串接入;

MPPT2:15塊一串接入。

常溫下每串組件的開路電壓= 15 X 38.1 =571.5V, 小于逆變器的最大輸入電壓600V;

常溫下每串組件MPPT電壓 = 15 X 31.3=466.5V,? 在逆變器的MPPT電壓范圍100-550V以內。

這樣的方案看似可行,但如果我們考慮組件的溫度系數:

極端低溫(-19度)下每串組件的開路電壓 =15X 38.1 X (1+0.32% X (25+19))= 651.9V,超過了逆變器最大輸入電壓600V.

經過計算,當氣溫在低于10度的時候, 每串的開路電壓就會超過600V.??所以此方案不可行。

配置方案2:

MPPT1 : 10塊一串,2串接入;

MPPT2 : 10塊一串,1串接入。

常溫下每串組件的開路電壓= 10 X 38.1 =381V, 小于逆變器的最大輸入電壓600V;

常溫下每串組件MPPT電壓 = 10 X31.1=311 V,? 在逆變器的MPPT電壓范圍100-550V以內;

極端低溫(-19度)下每串組件的開路電壓=10 X 38.3 X (1+0.34% X (25+19))= 440.2V, 小于逆變器的最大輸入電壓600V;

極端低溫(-19度)下每串組件的MPPT電壓 =10 X 31.1 X (1+0.32% X (25+19))= 354.8V ,在逆變器的MPPT電壓范圍100-550V以內, 且接近逆變器最佳工作電壓360V,效率較高。

對比方案1與方案2,我們不難發現:雖然方案1通過減少一路組件串接,節省了一定的施工工作量,但開路電壓較高所帶來的故障隱患將進一步增加,特別是在一些寒冷地區更是如此;而方案2,則不僅保證了電壓的安全性,同時也使最佳工作點電壓落在了滿載MPPT電壓范圍內,盡可能地提高了逆變器的轉換效率。

 

??實例2:光伏逆變器及組件參數解讀與配比

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

配置方案1:

MPPT1 : 14塊一串,2串接入;

MPPT1 : 14塊一串,2串接入。

常溫下每串組件的開路電壓= 14X 39.85 =557.9V, 小于逆變器的最大輸入電壓1000V;

常溫下每串組件MPPT電壓 = 14 X 32.26=469.5V,? 在逆變器的MPPT電壓范圍250-950V以內。

極端低溫(-21度)下每串組件的開路電壓=14 X 39.85 X (1+0.30% X (25+21))= 634.89V, 小于逆變器的最大輸入電壓1000V,

極端低溫(-21度)下每串組件的MPPT電壓 =14 X 32.26 X (1+0.30% X (25+21))=440.2V= 513.97V , 在逆變器的MPPT電壓范圍250-950V以內。

按此方案配置,組件的開路電壓和MPPT電壓都在可接受的范圍內。但是,? MPPT電壓偏低,遠低于逆變器的最佳工作電壓620V , 逆變器的效率會降低。所以此方案不可行。

配置方案2:

MPPT1 : 18塊一串,2串接入;

MPPT2 : 20塊一串,1串接入。

常溫下MPPT1下每串組件的開路電壓= 18X 39.85 =717.3V, 小于逆變器的最大輸入電壓1000V;

常溫下MPPT2下每串組件的開路電壓= 20X 39.85 =797V, 小于逆變器的最大輸入電壓1000V;

常溫下MPPT1下每串組件MPPT電壓 = 18 X 32.26=580.68 V,? 在逆變器的MPPT電壓范圍250-950V以內,且接近逆變器最佳工作電壓620V,效率較高。

常溫下MPPT2下每串組件MPPT電壓 = 20 X 32.26=645.20 V,? 在逆變器的MPPT電壓范圍250-950V以內,且接近逆變器最佳工作電壓620V,效率較高。

套用實例1中的計算公式,可以計算出在極端低溫-21度時, 組串的開路電壓和MPPT電壓也在范圍之內。此方案可行。

對比方案1與方案2,我們可以看出,雖然兩種接法都可以讓逆變器工作在MPPT電壓范圍內,但方案2的工作電壓更接近逆變器的最佳工作電壓,效率最高,且方案減少了一路組串連接,節約了成本。

 

??實例3:

 

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

該用戶有一批300W單晶的組件,想配置一個33KW左右的系統,給客戶選用了納通NAC33K-DT三相逆變器,關鍵參數如下:

 

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

300W單晶組件關鍵參數如下

 

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

極端低溫情況下單塊組件開路電壓Voc=40.1*(1+0.286%*(25+9.2))=44.02;

極端低溫情況下單塊組件MPPT電壓Vmp=32.8*(1+0.286%*(25+9.2)=36.01V;

根據上面提到的前三點注意事項,可以算出,最佳組件的串聯個數應為18-22塊。

根據單路MPPT下接的每串組件,要保證接入的組件數量一致的原則,可以得出下面四種可行的配置方案:

 

光伏逆變器及組件參數解讀與配比

通過以上的實際案例給大家介紹了組件和逆變器的配置方法,在實際應用中,還應該綜合考慮現場施工及組件和逆變器性能參數(比如,當逆變器PV輸入有且只有兩路時,需考慮以功率段較低的組件產品匹配逆變器參數)來做靈活調整。只有這樣,我們的配置方案,才會是安全與高效的。

?

結論:

通過對逆變器和組件的關鍵技術參數的詳細解讀,并通過實例介紹了組件和逆變器的匹配的幾大要點,希望能給大家帶來幫助。

來源:納通新能源