逆变器洪荒之力——高温过载

为推动国家光伏产业升级转型，2015年国家能源局启动光伏“领跑者”计划，提出光电转换率、电池组件和逆变器等一系列指标，旨在通过市场行为引导技术进步和产业升级。作为光伏系统中的重要设备，逆变器又面临哪些特别的设计要求呢？

通过两年“领跑者”项目逆变器要求指标对比可以看出，能源局对于逆变器的1.1倍额定功率下能正常运行2小时的过载能力要求，从集中式逆变器扩大到所有类型。

逆变器为什么要有过载功能？

众所周知，光伏面板发电功率取决于光照资源，在我国很多光照资源丰富地区，往往出现部分时间段，光伏面板发电功率大于额定功率，即要有过载功能。笔者找了几家主流厂家的逆变器参数，发现每款产品都标有额定功率和最大功率，且最大功率都是超过额定功率的1.1倍。那是否意味着1.1倍过载的要求多此一举?其实要了解为什么要有过载要求，而且今年制定更严格的新标准，还要从第一批“领跑者”基地——山西大同来找原因。


大同位于山西省北部，光照资源丰富，其光照条件属我国的二类地区。组件对逆变器功率1:1配置情况下，环境温度较低，光照资源较好时，组件功率超过额定功率，所以对逆变器要求也要水涨船高，必须有过载功能。

逆变器的超配。光伏发电系统由于组件功率的逐年衰减、灰尘遮挡以及线路老化的发生，再加上不同地区的日照条件的不同，为了获得最佳收益，在实际操作中把光伏组件的总功率配得比逆变器总功率大一些，这种就叫做超配。适当的超配可以降低电站的初始投资，提高综合收益。正是如此，超配才被广泛应用。在通常的电站设计中，电站年平均满发小时数为1500h左右，光伏组件和逆变器一般情况最佳的设计比为1.1~1.2：1。

那为什么要明确规定正常运行2小时要求呢？上文中已经阐述，光伏发电系统发电功率取决于光照条件，一般发电系统最高功率出现在中午，持续时间不超过2个小时，这就是制定逆变器1.1倍额定功率下能正常运行2小时要求的初衷。


问题又来了，通常中午也是一天气温最高的时候，逆变器工作环境温度高，再加上部分厂家逆变器自身散热差，导致了逆变器的降额。从6月份大同“领跑者”基地并网数据来看，很多业主发现，在日照条件非常好的时候，其发电系统发电量反而下降。这是业主方始料未及的，出现这一问题的原因就是逆变器的高温降额。下图可以清晰说明，在光照条件良好的情况下，电站的发电系统发电功率是大于电站设计的额定功率的，但是在超配的情况下，逆变器的功率是小于电站额定功率的，而恰恰这个时候逆变器出现了高温降额。发电效率成几何倍数的降低，导致业主直接经济利益损失。所以部分逆变器生产厂家不注明具体环境温度，来宣传产品的过载能力，就是在偷换概念。


今年“领跑者2.0”中重大改进项，就是将“领跑者1.0”对组串式逆变器的低标准提升到与集中式标准相同高度，更加维护了“领跑者”的技术先进性，也是保证了投资人的利益。市场上有过载功能的逆变器种类繁杂，但是高温下能使出洪荒之力，实现长期过载的就凤毛麟角了。其中全球光伏逆变器领军企业阳光电源设计的SG50KTL，额定输出功率48kW，采用智能风扇散热，保持在45℃高温下长期1.1倍过载。