新一代家用組串式光伏逆變器的特點(diǎn)淺談

隨著我國光伏電站的裝機(jī)容量越來越大，發(fā)電量和可維護(hù)性將成為電站設(shè)計(jì)的考慮重要因素。而組串式逆變器有著設(shè)計(jì)靈活，維護(hù)方便，適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，不僅能夠用于分布式的屋頂電站，而且在大型地面電站中也可得到廣泛的應(yīng)用。 在技術(shù)不斷發(fā)展的今天，組串式的逆變器呈現(xiàn)了一種全功率段范圍的趨勢， 1KW-50KW，豐富的功率段等級以及更輕量化的設(shè)計(jì)成為眾多逆變器制造企業(yè)的發(fā)展方向。同時(shí)隨著各方面上網(wǎng)政策的不斷落地，組串式逆變器的設(shè)計(jì)也迎來了新一輪的挑戰(zhàn)，小功率更趨向于家用的組串式逆變器成為了未來的發(fā)展的一個(gè)方向。但是如何在眾多同質(zhì)化的機(jī)器中脫穎而出，是擺在廠家面前最直接也是最現(xiàn)實(shí)的問題，而如何去選擇一款合適的逆變器，也成為眾多業(yè)主最需要考慮的現(xiàn)實(shí)。 新一代家用組串式逆變器應(yīng)具有更高的功率密度，一體化的設(shè)計(jì)，更實(shí)用性的特點(diǎn)，如何去達(dá)成這些目標(biāo)是本文需要討論的重點(diǎn)。 下圖為固德威逆變器第一代SS和新一代NS的外觀對比，從圖中可以發(fā)現(xiàn)，SS和NS的整體外觀呈現(xiàn)了巨大的改觀，NS機(jī)器只具有原有SS體積的80%，重量為原有機(jī)器的70%，小體積新重量更符合不同環(huán)境的安裝和使用。 圖1 SS和NS的外形對比 1. 一體化設(shè)計(jì) 小功率的組串式逆變器最大的難點(diǎn)在于如何在最優(yōu)的設(shè)計(jì)成本下，保證穩(wěn)定和質(zhì)量的前提下，達(dá)到更好的輸出特性，豐富的功能體驗(yàn)，更小的體積和重量。 這往往需要在設(shè)計(jì)之初就對機(jī)器的成本和功能有個(gè)比較清晰的認(rèn)識和計(jì)劃，一體化的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)中至關(guān)重要。 固德威單相單路逆變器（GW1000-NS~3000-NS）采用更高的功率密度設(shè)計(jì)方案，該方案一反現(xiàn)有逆變器的設(shè)計(jì)思路，并沒有采用更復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和過于花哨的硬件設(shè)計(jì)方案，而是采用簡潔的硬件拓?fù)?、更為先進(jìn)的軟件控制方案和逆變器控制算法來獲得不低于其他機(jī)型的輸出特性和功能。 一體化的PCB設(shè)計(jì)方案優(yōu)化的不僅是物料成本，還有安裝成本，維護(hù)成本。簡單整潔的箱內(nèi)設(shè)計(jì)給人一目了然的感覺，沒有繁瑣的安裝過程。 一體化的箱體設(shè)計(jì)方案比原有產(chǎn)品降低了30%的重量和20%的體積，在整體優(yōu)化的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，鋁鎂合金的箱體，IP65的防護(hù)等級，自然冷卻依舊是固德威機(jī)器的一貫特色。 表1 SS和NS的參數(shù)對比 2. 低電壓啟動 低啟動電壓雖然會提高對機(jī)器內(nèi)部供電電源設(shè)計(jì)的難度，如電源芯片，變壓器，保護(hù)等，但是相對適合的低電壓卻可以給機(jī)器帶來諸多好處。 （1）低電壓可以最大限度的利用光能發(fā)電（特別是早上和傍晚），避免陰雨天氣逆變器頻繁開關(guān)機(jī)及由此帶來的功率損失，提升電能質(zhì)量。 下圖是GW2000-NS的機(jī)器在光照比較強(qiáng)和弱的條件下的發(fā)電狀態(tài)，可以看出不管在那種條件下，逆變器都呈現(xiàn)了一種全時(shí)間段（5:30到18：30）的發(fā)電，每天發(fā)電時(shí)間13小時(shí)，并沒有因?yàn)镻V面板的能量弱而導(dǎo)致頻繁的重啟。 圖2 晴天發(fā)電功率 圖3 陰天發(fā)電功率 （2）在小功率系統(tǒng)中（如小于1KW），不需要過多的光伏組件串聯(lián)，低電壓啟動最低3塊常規(guī)組件串聯(lián)可組成一個(gè)光伏電站，小系統(tǒng)光伏電站可以提供較為靈活的安裝方式，減小地域環(huán)境的影響。 圖4安裝圖示 如圖所示，在一個(gè)小于1kw的系統(tǒng)中，NS系列只需要三塊面板來完成一個(gè)光伏電站的配置，加大了系統(tǒng)的靈活性，同樣該光伏系統(tǒng)可以在一個(gè)復(fù)雜屋頂上去獲得陰影影響最小的結(jié)果，改善了系統(tǒng)的效率。 （3）更低的電壓，可以使逆變器的輸入光伏組件有相同的朝向，傾角，這很符合一般家庭使用的特點(diǎn)。同時(shí)低啟動電壓可以避免大量的組件進(jìn)行串聯(lián)配置，減小PV組件的陰影效果，減少了相互串并聯(lián)的線纜長度，減低成本，同時(shí)體積和重量都有優(yōu)勢的逆變器可以直接安裝在光伏組件的旁邊，有利于合理布線，同樣可以對光伏系統(tǒng)進(jìn)行分片的維護(hù)。 隨著分布式電站的不斷發(fā)展，組串式逆變器的大量家用，高發(fā)電量，維護(hù)簡便是客戶關(guān)注的核心指標(biāo)，而新一代GW-NS系列正是抓住了這個(gè)需求應(yīng)運(yùn)而生，也表明了未來的發(fā)展方向。