古瑞瓦特細數(shù)光伏逆變器的八大智能功能

光伏電站(系統(tǒng))中逆變器的地位舉足輕重，一臺無人值守可全自動運行的光伏逆變器究竟有多智能?今天我們來梳理一下。

1. 智能MPPT

MPPT(Maximum Power Point Tracker)技術(shù)是逆變器的核心關鍵技術(shù)，它是指逆變器實時追蹤找尋組件(方陣)的最大輸出功率的能力。光伏組件的輸出功率受輻照、溫度等多種因素的影響，并不總能輸出標稱的額定功率，逆變器的任務就是實時追蹤到每一時刻條件下組件能輸出的最大功率，最大化提升發(fā)電量。

不同輻照度對輸出功率的影響

不同溫度對輸出功率的影響

逆變器通過測量電流、電壓和功率，判斷出當前工作點與峰值點的位置關系，智能調(diào)節(jié)工作點電壓(或電流)，使其向峰值功率點靠攏，從而使光伏系統(tǒng)始終保持運行在峰值功率點附近。

MPPT追蹤原理圖

2. 智能防孤島

逆變器內(nèi)部置有防孤島(Anti-Islanding)保護電路，實時智能偵測所要并入的電網(wǎng)的電壓(V)、頻率(f)等信息，與預置電壓、頻率值實時進行比較，如所偵測到的實際值在合理的范圍之內(nèi)，則逆變器正常工作;反之，則根據(jù)不同的實測值在相應的時間內(nèi)斷開電流，停止輸出，并報故障。

防孤島與低電壓穿越本質(zhì)上是相互矛盾的，但在一些無人值守的電站或大型地面電站中，又具有某種同時存在的必要和理由。國標相關規(guī)定對防孤島保護和低電壓穿越的時間都有規(guī)定，當電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，孤島即將產(chǎn)生，此時光伏系統(tǒng)只要支撐1S左右的時間等待電網(wǎng)恢復，如果2S后仍未恢復，此時可切出。在此過程中，逆變器始終保持對電網(wǎng)信息的偵測狀態(tài)。

3. 智能組串監(jiān)測

隨著技術(shù)的發(fā)展，逆變器在原有MPPT監(jiān)測的基礎上，早已實現(xiàn)智能的組串逐串監(jiān)測。組串監(jiān)測相較于MPPT監(jiān)測，對電壓電流的監(jiān)測精確到了每一個支路組串，用戶可以清晰地查看每一路組串的實時運行數(shù)據(jù)，如果組串的電壓不一致，則反向證明是哪一個組串的組件塊數(shù)不一致，一目了然。

4. 智能I-V曲線掃描診斷

光伏組件I/V曲線指光伏組件的輸出電流與輸出電壓之間存在的一種對應關系的關系，研究人員通過曲線的形式將它表達了出來。

I-V曲線圖

一旦組件發(fā)生陰影遮擋、損壞或者接觸不良等情況時，組件和組串的I/V曲線都會發(fā)生明顯的變化。

傳統(tǒng)的測試組件的I/V曲線是需要借助專門的測試工具(I/V曲線測試儀和輻照度計等設備)，需將待測試的組串從逆變器上取下，逐一測量，花費時間較長，且耽誤發(fā)電。

目前，主流高性能逆變器自身已具備智能I-V曲線掃描及診斷功能，主要的實現(xiàn)原理如下：

⑴ 測量組串開路電壓Voc和短路電流Isc。

⑵ 測量最大功率點電壓Vmpp和電流Impp，峰值功率Pmax。

⑶ 識別光伏組件/陣列缺陷，陰影遮擋，光伏組件灰塵損失，溫升損失、功率衰減，串并聯(lián)配置損失等。

有遮擋(左)與無遮擋的I/V曲線掃描對比

5. 智能防PID效應

光伏組件的PID(Potential Induced Degradation)效應，是指組件在長時間工作后性能會逐漸衰減的一種情況。PID效應的直接危害就是大量電荷聚集在電池片表面，使電池表面出現(xiàn)鈍化現(xiàn)象，使得電池組件的填充因子(FF)、開路電壓、短路電流減少。減少太陽能電站的輸出功率，減少發(fā)電量，減少了光伏電站的收益。

PID效應容易在潮濕的環(huán)境下發(fā)生，并且活躍程度與潮濕程度正相關，同時組件表面被導電性、酸性、堿性以及帶有離子的物體的污染程度，也與衰減現(xiàn)象的發(fā)生有關。

目前主流組件本身具備防PID效應功能，此外，逆變器也可以附加該功能，通過抬升交流輸出側(cè)N線電壓，間接抬升PV負極電壓，使各臺逆變器的PV負極對地電壓接近為0或者稍高于0電位，以達到抑制PID效應的目的。系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集器與逆變器和外置的防PID模塊連接通訊，自動采集逆變器的負極狀態(tài)信息，自動進行抬升調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)智能防PID功能。

6. 智能風冷

散熱是逆變器一項重要課題，一臺逆變器中集成了上千種電力電子元器件，如果散熱不佳，會嚴重影響逆變器的輸出能力和使用壽命。電子器件的10度法則就是指溫度每升高10℃，器件的壽命就會減小一半。目前逆變器普遍采用智能風冷，逆變器外置高性能風扇，防護等級可達IP67，內(nèi)置溫度傳感器及驅(qū)動電路實時監(jiān)測器件溫度，并設置合適的閾值。當檢測到溫度超過閾值時，電路自動驅(qū)動風扇運行，待溫度回歸正常以后，驅(qū)動電路關閉，風扇逐漸停止運行。

7. 智能恢復并網(wǎng)

逆變器之所以能實現(xiàn)自動運行，就是因為它具備智能恢復并網(wǎng)功能。電站的正常運行取決于多種因素，如組串電壓、電網(wǎng)電壓、頻率等，逆變器可能因并網(wǎng)輸出條件不具備而出現(xiàn)待機、故障停機等狀態(tài)。而一旦它檢測到各項運行條件正常，則會在自檢(一般20s~5min)后自動恢復并網(wǎng)輸出，不再需要重新調(diào)試、重啟等人為操作。

8、智能無功補償

光伏逆變器在通常發(fā)電情況下只發(fā)有功電量，但實際應用場景中，特別是工商業(yè)光伏自發(fā)自用的應用場景，負載消耗的電量中不僅包括有功電量，還包括無功電量，電網(wǎng)公司在電費結(jié)算時僅收取有功電費，但同時會對功率因數(shù)進行考核，如功率因數(shù)低于電網(wǎng)公司的要求，電網(wǎng)公司會懲罰性的收取力調(diào)電費。工商業(yè)業(yè)主為了避免力調(diào)電費的產(chǎn)生，以往通常是在負載端無功補償裝置，來確保功率因數(shù)達標。

但隨著光伏電站的投運，原來的無功補償裝置的補償容量不夠用，需要額外購買無功補償裝置，這時逆變器可通過監(jiān)測并網(wǎng)點負載端的功率因數(shù)，在發(fā)有功電量的同時，智能調(diào)整功率因數(shù)同時發(fā)一部分無功電量進行智能無功補償，這樣可以幫用戶節(jié)省無功補償裝置的費用，也可以減少無功補償裝置空載損耗的電量。

通過以上內(nèi)容可以看出，逆變器不愧是光伏電站的中樞和大腦。正是因為有了這些智能功能的保障，光伏電站才得以穩(wěn)定運行，實現(xiàn)收益最大化。

原文來源：古瑞瓦特

審核編輯 黃昊宇