摘要 太陽能發電作為新能源受國家政策的扶持,近年來得到了較快的發展。逆變器作為太陽能發電系統的關鍵部件起著舉足輕重的作用。本文通過對逆變器的技術要求、發展現狀及產業影響進行介紹,以期使讀者了解逆變器在光伏發電系統中的作用及當前產業發展因素。
關鍵詞 太陽能;逆變器;光伏發電;影響因素
中圖分類號TM615 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2010)30-0029-01
進入2010 年以來,隨著國家對太陽能發電的政策扶持,尤其是許多地方對太陽能光伏發電的補貼,讓太陽能發電成為了新寵,許多新能源的公司也把企業定位在太陽能發電。在未來幾年中,預計太陽能工程的增長率將達到20%~30%。
太陽能作為一種新能源,為電池制造、電源轉換等相關企業提供了新的舞臺。由于光伏發電系統產生的電流為直流電,但民用電力以交流供電為主,而且太陽能發電最終將走向并網運行,這就要求太陽能發電必須通過逆變器將直流電轉換為交流電來驅動家用電器等負載。因此,逆變器在太陽能發電系統中具有舉足輕重的作用。
1 太陽能發電系統對逆變器的要求
光伏發電分為離網型光伏發電系統和聯網型光伏發電系統。離網型光伏發電系統是其太陽能電池板所產生電力供特定負載使用消耗的獨立系統;聯網型光伏發電系統是其太陽能電池所產生電力由公共電網進行傳送輸出的發電系統。不論是那種系統都對關鍵部件逆變器提出了很高的要求。
1)整機效率要高,因為太陽能電池板的效率在15% 左右而且價格較高,因此要求逆變器的自身消耗要少,轉換效率要高;
2)要具有完備的保護功能,光伏發電系統與我們日常使用的公共電網一樣,要具有過欠壓、過電流、短路、缺相保護以及溫度超限報警等功能。而實現這些功能也是逆變器的基本性能之一;
3)要有較寬的輸入電壓范圍及足夠的輸出容量,這是由太陽能電池的發電特點所要求的。由于日光光照角度及太陽發光強度的變化而導致了太陽能電池的輸出端電壓在不斷變化,從而影響逆變器的輸出容量產生變化,因此要求逆變器能在較大的輸入電壓范圍內正常工作以保持輸出電壓的穩定;
4)具有滿負載啟動性能,逆變器要做到在滿負載多次連續啟動的條件下而不損壞的能力;
5)輸出電壓的波形失真度要小,如果輸出電壓中含有較高的高次諧波,將對電力負載產生干擾而導致負載不能正常工作或對公共電網產生電力污染。
2 逆變技術的發展現狀
盡管近年來太陽能電池制造企業一直致力于提高太陽能電池的光電轉換效率,但是就2010 年2 月太陽能電池的最高光電轉換效率來看,15cm×15cm 厚200μm 的太陽能電池也只能實現19.3% 的轉換效率。由于太陽能面板的光電轉換效率相對低( 平均約在15% 左右),所以從太陽能面板盡可能多獲得輸出功率的重任就落在了逆變器身上。 太陽能逆變器性能提高更依賴于功率開關器件,想獲得高效的交流輸出電壓和電流,就需要正確選擇功率器件。 在中小功率的太陽能逆變器中不少公司擁有自己的專*電路結構,新一代功率器件使得這些電路如虎添翼,效率、可靠性等各方面性能都有了很大提高。
傳統逆變器與多個太陽能電池模塊串聯的結構,存在因日照不均、電池性能不均等原因導致輸出效率下降的弊端,進而導致整體的輸出功率大幅降低的問題。為了解決這一問題,出現了各個太陽能電池模塊配備逆變器及轉換器功能的新架構,即“微型逆變器”及“微型轉換器”。此外,與通信功能組合的話,還可用于監視各個模塊的狀態,檢測出出現故障的模塊。簡而言之,微型逆變器是在各個模塊上全部配備上現有的逆變器功能。也就是說,從輸出功率的優化到DC-AC 轉換均由模塊來進行。從模塊輸出的功率為交流,可直接并入電網。 電源優化器會以間接的方式互相通信,檢測自己的電流和電壓環境并自