Som kerneudstyret i fotovoltaiske strømgenereringssystemer bruges invertere til at konvertere den variable jævnspænding, der genereres af fotovoltaiske moduler, til vekselstrøm ved netfrekvensen, hvilket er en af de vigtige systembalancer i fotovoltaiske array-systemer. På nuværende tidspunkt er de almindelige invertere på markedet centraliserede invertere, strenginvertere og mikroinvertere. Nedenfor vil vi sammenligne og analysere disse tre typer invertere.
1 centraliseret inverter
Inverterteknologi er forbindelsen af flere parallelle fotovoltaiske strenge til DC-indgangsterminalen på den samme centraliserede inverter. Generelt bruges trefasede IGBT-effektmoduler til højeffektsystemer, og felteffekttransistorer bruges til laveffektsystemer. Samtidig bruges DSP-konverteringscontrollere til at forbedre kvaliteten af den genererede elektriske energi, hvilket gør den meget tæt på sinusbølgestrøm. Det bruges generelt i store fotovoltaiske kraftværkssystemer på mere end 10KW.
Centraliserede invertere bruges generelt i storskala elproduktionssystemer såsom fabrikker, ørkenkraftværker og jordkraftværker med ensartet sollys. Systemets samlede effekt er stor, normalt over megawatt-niveauet.
De vigtigste fordele er:
1. Antallet af invertere er lille, hvilket gør det nemt at administrere;
2. Inverteren har et lille antal komponenter og høj pålidelighed;
3. Lavt harmonisk indhold, lav DC-komponent og høj strømkvalitet;
4. Inverter har høj integration, høj effekttæthed og lave omkostninger;
5. Inverteren har komplette beskyttelsesfunktioner og høj sikkerhed for kraftværket;
6. Det har effektfaktorreguleringsfunktion og lavspændings-ride-gennem-funktion, med god netreguleringsydelse.
De vigtigste ulemper er:
1. Fejlraten for DC-kombinationsboksen er høj, hvilket påvirker hele systemet;
2. MPPT-spændingsområdet for centraliserede invertere er snævert, generelt 450-820V, og komponentkonfigurationen er ikke fleksibel. Elproduktionstiden er kort i områder med overskyet og tåget vejr;
3. Installation og implementering af inverter-maskinrum er vanskelige og kræver dedikerede maskinrum og udstyr;
4. Inverteren selv bruger meget strøm, og ventilationen og varmeafledningen i computerrummet bruger meget elektricitet, hvilket gør systemvedligeholdelse relativt kompleks;
5. I et centraliseret nettilsluttet invertersystem når component-arrayet inverteren gennem to sammenløb. Inverterens maksimale effektsporingsfunktion (MPPT) kan ikke overvåge driften af hver komponent, så det er umuligt at holde hver komponent på dets optimale arbejdspunkt. Når en komponent svigter eller er blokeret af skygger, vil det påvirke elproduktionseffektiviteten for hele systemet;
6. Der er ingen redundansevne i det centraliserede nettilsluttede invertersystem. I tilfælde af en fejlafbrydelse vil hele systemet stoppe med at producere elektricitet.
2 Strings inverter
String-inverteren er baseret på det modulære koncept, hvor hver fotovoltaisk streng (1-5kw) passerer gennem en inverter med maksimal effekt-spidssporing i DC-enden og parallel netforbindelse i AC-enden. Det er blevet den mest populære inverter på det internationale marked i dag.
String-invertere bruges hovedsageligt til små og mellemstore solcelleanlæg på taget og små jordkraftværker.
De vigtigste fordele er:
1. Strenginverteren har et modulært design, hvor hver fotovoltaisk streng svarer til en inverter. DC-enden har maksimal effektsporingsfunktion, og AC-enden er forbundet parallelt med nettet. Dens fordel er, at den ikke påvirkes af modulforskelle mellem strenge og skyggeobstruktion, mens den reducerer misforholdet mellem det optimale driftspunkt for fotovoltaiske moduler og inverteren og maksimerer strømproduktionen;
2. MPPT-spændingsområdet for strenginvertere er bredt og strækker sig generelt fra 250-800V. Komponennt-konfigurationen er mere fleksibel, og strømproduktionstiden er længere i områder med overskyet og tåget vejr;
3. Den string type net tilsluttede inverter har et lille volumen, let vægt og er meget let at transportere og installere. Det kræver ikke professionelt værktøj og udstyr, og det kræver heller ikke et dedikeret distributionsrum. Det kan forenkle byggeriet og reducere arealanvendelse i forskellige applikationer. DC-linjeforbindelser kræver heller ikke DC-kombinationsbokse eller DC-fordelingsskabe. Strengetypen har også fordele som lavt selvstrømforbrug, minimal fejlpåvirkning og nem udskiftning og vedligeholdelse.
De vigtigste ulemper er:
1. Der er mange elektroniske komponenter med strømenheder og signalkredsløb på samme bord, hvilket gør det vanskeligt at designe og fremstille og lidt mindre pålideligt;
2. Den elektriske frigang for strømenheder er lille, hvilket gør dem uegnede til områder i stor højde og udendørs installation. Vind- og soleksponering kan nemt forårsage ældning af kabinettet og kølepladen;
3. Uden et isolationstransformatordesign er den elektriske sikkerhed lidt dårlig og ikke egnet til det negative jordingssystem af tyndfilmskomponenter. DC-komponenten er stor og har en betydelig indflydelse på elnettet;
4. Når flere invertere er forbundet parallelt, er den totale harmoniske høj, og THDI for en enkelt inverter kan styres til over 2%. Men hvis mere end 40 invertere er forbundet parallelt, vil den totale harmoniske blive overlejret og vanskelig at undertrykke;
5. Med et stort antal invertere vil den samlede fejlrate stige, hvilket gør systemovervågning vanskelig;
6. Uden DC-afbrydere og AC-afbrydere, og uden DC-sikringer, er det ikke let at afbryde, når systemet fejler;
7. En enkelt inverter kan opnå nulspændingsgennemløbsfunktion, men når flere maskiner er forbundet parallelt, er det vanskeligt at opnå nulspændingsgennemløbsfunktion, reaktiv effektregulering, aktiv effektregulering og andre funktioner.
3 Micro inverter
Mikro-invertere kan opnå maksimal power point-sporing på panelniveau med fordele i forhold til centrale invertere. Dette kan optimere udgangseffekten for hvert modul for at maksimere den samlede udgangseffekt.
De vigtigste fordele er:
1. Når et eller endda flere moduler fejler, kan systemet stadig fortsætte med at levere elektricitet til nettet med høj tilgængelighed; Flere redundante moduler kan valgfrit konfigureres for at forbedre systemets pålidelighed;
2. Fleksibel konfiguration, der giver brugerne mulighed for at installere fotovoltaiske celler i overensstemmelse med deres økonomiske kapacitet på hjemmemarkedet;
3. Reducer effektivt virkningen af skygger forårsaget af lokal maskering på udgangseffekten;
4. Ingen højspændingselektricitet, sikrere, enklere og hurtigere installation, lavere vedligeholdelses- og installationsomkostninger og reduceret afhængighed af installationstjenesteudbydere;
5. Ved at øge strømproduktionen af hvert invertermodul og spore den maksimale effekt kan det maksimale effektpunkt for en enkelt komponent spores, hvilket i høj grad kan øge solcelleanlæggets energiproduktion med 25%.
De vigtigste ulemper er:
1. Anvendelsesscenarierne for mikro-invertere er generelt velegnede til husholdninger på taget, men deres anvendelser er begrænsede;
2. Omkostningerne ved mikroinvertere er relativt højere sammenlignet med centraliserede invertere og strenginvertere.
Gennem sammenlignende analyse har strenginvertere fordele i forhold til centraliserede invertere og mikroinvertere med hensyn til fejlrate, systemsikkerhed og drifts- og vedligeholdelsesomkostninger. De har bedre systempålidelighed og kan sikre langsigtet sikker og pålidelig drift af kraftværker.