微型逆變器技術(shù)起源于美國加州，屬于MLPE技術(shù)的一種，一經(jīng)面世就受到了市場的熱捧，并于2008年正式商業(yè)化量產(chǎn)。在2016年IHS的報(bào)告指出，截止到2020年，全球MLPE市場體量將會(huì)接近10GW。數(shù)據(jù)顯示，在美國戶用光伏電站中，超過一半的家用屋頂選擇微型逆變器產(chǎn)品。
圖1 MLPE市場體量（來源:IHS報(bào)告）
圖2 微逆系統(tǒng)圖
1、安全性高
(1)直流電壓低
先從傳統(tǒng)光伏系統(tǒng)講起：在傳統(tǒng)光伏系統(tǒng)中，直流側(cè)光伏電池經(jīng)過串聯(lián)構(gòu)成一條200V~600V或甚至更高的高壓直流母線然后接入逆變器，在安裝過程中容易引發(fā)對(duì)工程人員的電擊傷害，在長期運(yùn)行過程中更有絕緣損壞或連接件接觸不良導(dǎo)致的直流電弧風(fēng)險(xiǎn)，電弧溫度可達(dá)數(shù)千度從而引發(fā)火災(zāi)，造成火災(zāi)或人身傷害。
同時(shí)，傳統(tǒng)光伏系統(tǒng)還要面臨以下業(yè)內(nèi)難題：直流保護(hù)器件更貴，比交流保護(hù)器件可靠性低，高壓直流電弧難以分?jǐn)?；光伏組件呈電流源特性，過流后電流不會(huì)明顯變大，使保護(hù)變得更加困難；有光的時(shí)候就有電能產(chǎn)生，難以切斷，發(fā)生故障尤其是火災(zāi)后對(duì)救援與滅火人員造生威脅。
圖3 系統(tǒng)電壓對(duì)比圖
而微逆系統(tǒng)中，每個(gè)光伏組件獨(dú)立接入逆變器，因此系統(tǒng)最高直流電壓為光伏電池開路電壓，大約在40V左右，安裝和使用過程中非常安全，無電擊及拉弧起火風(fēng)險(xiǎn)，從跟本上解決了傳統(tǒng)系統(tǒng)中高直流電壓的業(yè)內(nèi)難題。
(2)電氣隔離
傳統(tǒng)逆變器直接連入配電網(wǎng)時(shí)由于過于追求成本，一般不能提供電網(wǎng)與光伏的電氣隔離，電網(wǎng)與光伏的斷開是通過交流繼電器或是電力電子開關(guān)實(shí)現(xiàn)。這會(huì)導(dǎo)致在逆變器出現(xiàn)一些故障時(shí)難以有效分?jǐn)嘟恢绷鱾?cè)，導(dǎo)致出現(xiàn)故障后對(duì)對(duì)排查故障的人身造成威脅，也可能因?yàn)橹绷鱾?cè)短路造成更大范圍故障。
微型逆變器內(nèi)部含有高頻隔離變壓器，在系統(tǒng)故障停機(jī)時(shí)有效分離電網(wǎng)與光伏側(cè)，排查電網(wǎng)故障時(shí)光伏側(cè)是低壓而且隔離，排查光伏側(cè)故障時(shí)交流側(cè)電壓也不會(huì)導(dǎo)致直流帶電。
綜上，微逆系統(tǒng)由于直流電壓低的系統(tǒng)架構(gòu)與電氣隔離的設(shè)備方案，達(dá)到了傳統(tǒng)系統(tǒng)中所不能達(dá)到的安全級(jí)別。使其非常適合于光伏建筑等對(duì)安全要求高的場合。
2、系統(tǒng)效率高
(1)組件級(jí)MPPT
對(duì)于微逆系統(tǒng)，每一個(gè)組件都單獨(dú)接入逆變器，使系統(tǒng)中光伏電池不存在串聯(lián)耦合，因此也就沒有短板效應(yīng)，如果部分光伏組件受遮擋或損壞，其余系統(tǒng)發(fā)電性能也不會(huì)受到任何影響?？梢詷O大的提高系統(tǒng)的抗陰影性與復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)能力。如圖4所示美國一項(xiàng)研究表明，在陰影條件下，微逆系統(tǒng)比傳統(tǒng)系統(tǒng)的效率提升可以達(dá)到15%乃至更高。
圖4 微逆系統(tǒng)與組串式系統(tǒng)在陰影下發(fā)電示意圖
(2)高動(dòng)態(tài)MPPT效率
組件級(jí)MPPT由于功率小，因此系統(tǒng)的控制與響應(yīng)速度可以做到10毫秒級(jí)，幾十倍乃至百倍于傳統(tǒng)式逆變器，因此在多云天氣或是光照變化快的其他場合，微逆的效率也高出其他傳統(tǒng)逆變器約1-2%。
圖5 禾邁微逆-動(dòng)態(tài)MPPT效率高達(dá)99.8%
以上兩點(diǎn)說明了微逆系統(tǒng)效率高的原因，而實(shí)際帶來的優(yōu)勢不止于此。一方面微逆系統(tǒng)打破原有系統(tǒng)對(duì)組件最少數(shù)量的要求，另一方面解放了傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)單串組件一致性的限制，如圖6所示，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更為靈活，最大程度的利用每一寸土地資源，這對(duì)土地資源匱乏的目前極有意義。微逆系統(tǒng)的系統(tǒng)效率可以輕易超過90%，這是傳統(tǒng)光伏系統(tǒng)難以達(dá)到的參數(shù)。
圖6 復(fù)雜環(huán)境下的光伏系統(tǒng)
3、運(yùn)維成本低，高品質(zhì)運(yùn)維
如圖所示為微逆監(jiān)控系統(tǒng)示意圖，數(shù)據(jù)采集器通過無線方式采集微逆數(shù)據(jù)并上傳至服務(wù)器，使運(yùn)維人員與業(yè)主可以通過網(wǎng)絡(luò)方式監(jiān)控整個(gè)網(wǎng)站的運(yùn)行情況。
圖7 微逆系統(tǒng)監(jiān)控方案
微逆系統(tǒng)具備組件級(jí)的監(jiān)控能力，便于監(jiān)控光伏電池板的性能，發(fā)現(xiàn)光伏電池的損壞可以快速精準(zhǔn)定位故障電池的位置并及時(shí)更換，解決了傳統(tǒng)系統(tǒng)難以發(fā)現(xiàn)組件損壞及故障難以定位的難題，使運(yùn)維更為方便快捷，并使成本降低一半以上。同時(shí)可以通過組件間對(duì)比診斷評(píng)估環(huán)境對(duì)組件的影響，指導(dǎo)整改影響發(fā)電的周邊環(huán)境，保證系統(tǒng)的產(chǎn)出。
微型逆變器在安全、優(yōu)化系統(tǒng)效率、提升系統(tǒng)發(fā)電量、智能監(jiān)控及運(yùn)維等多方面優(yōu)勢顯著，是分布式，特別是戶用光伏的不二之選。特別是現(xiàn)在用戶在成本與質(zhì)量兩頭抓的情況下，微型逆變器在未來一定會(huì)在市場上大放光彩。
當(dāng)然如果想要進(jìn)一步了解微型逆變器，在5月28-30日的SNEC第十二屆(2018)國際太陽能光伏與智慧能源(上海)展覽會(huì)暨論壇上，不妨去E5-520杭州禾邁展臺(tái)看看，全球領(lǐng)先的微型逆變器產(chǎn)品等著你~
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