逆变器专题报告.docx

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1、逆变器选型方案光伏逆变器分为集中式逆变器、组串式逆变器、集散式逆变器，组串式逆变器在直流侧最大功率跟踪装置和逆变装置分开部署，直流侧最大功率跟踪装置安装在屋面，逆变装置安装在地面。根据多年光伏项目使用情况，这三种逆变器对比如下：项目组串式逆变器集中式逆变器集散式逆变器结论可靠性高低低组串式逆变器可靠性最高占地面积小大大组串式逆变器占地面积最小转换效率高（最大 98.6%）低（最大 98.7%）高（最大 99%）组串式和集散式 最高MPPT 通道4 路以上1 路同组串式逆变器组串式和集散式 通道最多发电量高低高组串式逆变器高运维难度易难中组串式逆变器易 运维故障率低高高组串式逆变器故 障率低屋顶

2、光伏匹配度高低中屋面光伏首选组串式基于以上对比分析及本着对光伏电站的精细化监控管理、发电效率高、电网友好性、设备和监控系统可靠性及可维护性指标要求极高，逆变器选用组串式逆变器，组串式逆变 器具体的技术优势及选型原则如下：逆变器全部选用组串式逆变器，选用的逆变器型号必须通过金太阳、VDE-AR-N 4105、BDEW、达到“领跑者”要求。逆变器必须具备抗PID功能，以满足光伏发电系统抗PID性能的要求。多路 MPPT技术：单台设备具备4路MPPT，相比只有1路MPPT的集中式方案，能够有效地降低因组串一致性问题（衰减不一致、组件热斑故障）、灰尘遮挡不均匀、阴 影遮挡及组串朝向、倾角不一致导致的失

3、配损失，提升系统效率。逆变器MPPT效率：逆变器应具有较高的MPPT效率，静态MPPT效率达到99.988%，动态MPPT效率达到99.8%。每个MPPT模块的接入组串数不超过2路。使用寿命不低于25年。在环境温度为-25+60,月平均相对湿度99%，海拔高度2000米情况下能正常使用，逆变器外壳、箱体保证寿命25年。按照CNCA/CTS0004:2009；IEC62109-1;IEC62109-2;BDEW2008；GB/T19964-2012认证及并网技术规范要求，通过国家批准认证机构的认证。逆变器输出功率大于其额 定功率的50%时，功率因数不小于0.98，输出有功功率在20%50%之间时

4、，功率因数不小于0.95，逆变器具备无功补偿功能，保证并网点发电、用电功率因数在超前0.8滞后0.8区间内连续可调。组串式逆变器箱体须具备防盐雾腐蚀措施，具备防盐雾腐蚀功能，确保箱体内部25年内无任何腐蚀现象。根据 GB/T30427-2018并网光伏发电专用逆变器技术要求与实验方法中对防孤岛的要求，逆变器应具有防孤岛保护功能。若逆变器并入地电网供电中断，逆变器应 在2S内停止向电网供电，同时发出警示信号。输出电能质量：根据 GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波、GB/T24337-2009电能质量公用电网间谐波、NB/T32004-2018光伏发电并网逆变器技术规范标准要求，光伏

5、逆变器的输出的电能质量需优于上述标准要求。（1）光伏系统输出的总谐波电流小于逆变器额定输出的 3%，各次谐波限制在以下两个表所列的百分比之内。此范围内的偶次谐波小于低的奇次谐波限值的25%。奇次谐波电流含有率限值奇次谐波次数含有率限值（%)394.011152.017211.523330.635 以上0.3偶次谐波电流含有率限值偶次谐波次数含有率限值（%)2101.010320.5（2）电压偏差保证光伏电站接入配电网后，连接点的电压偏差满足 GB/T 12325-2008电能质量供电电压偏差的规定。（3）电压不平衡度保证光伏系统并网运行时，电网连接处的三相电压不平衡度不超过 GB/T 1554

6、3 规 定的数值，允许值为2%，短时不超过4%。（4）直流分量保证光伏系统并网运行时，逆变器向配电网馈送的直流分量不超过其交流额定值的0.5%。（5）频率保证光伏系统并网时与电网同步运行。配电网额定频率为50Hz，光伏系统并网后的频率允许偏差符合GB/T 15945 的规定，即允许偏差+0.5Hz。（6）电压波动和闪变保证光伏电站接入用户侧配电网后，连接点处的电压波动和闪变满足 GB/T12326-2008电能质量电压波动和闪变的规定。可靠性指标a）环境可靠性指标（1）防护等级考虑到恶劣环境对于逆变器的损害问题，要求逆变器必须具备较高的防护等级，一般按 IP65 防护等级选型。（2）高海拔运行

7、要求逆变器必须能够满足海拔高度使用要求，为确保光伏电站的可靠运行，逆变器允许按照安规要求降容运行。（3）温度运行范围逆变器要求必须满足在-2550温度范围内满功率运行，超过50允许逆变器降额运行。b）运行可靠性指标光伏逆变器及其汇流设备在保证安全可靠的前提下应尽量减少对易损元器件的使用。c）监控可靠性指标本项光伏项目电站规模大，设备分布广、数量大，所以要求监控系统具有更高可靠性和精确程度，在运行寿命内不允许出现无法排查的监控故障。另外，逆变器对电压、电流的检测精度应1%。可维护性指标逆变器应尽可能地降低故障影响时间和故障影响范围，对故障的定位精确，做到光伏电站的精细化管理，提升光伏电站的可维护

8、性。逆变器选型结论：根据以上组串式逆变器的各种技术优势和特点，组串式逆变器非常适合用于屋顶分布式光伏并网系统，能有效地提高发电量。在后期运维方面，组串式维护成本较低，易更换、对运 维人员要求低。同时考虑到本项目屋面面积较大，敷设线路长，为了降低线损，提高效率。综合考虑，选择110kW功率等级的组串式逆变器方案，MPPT 通道不少于4路，大功率组串式逆变器可以减少或甚至不用交流汇流箱，减少屋面电气设备安装数量。根据最终选型的逆变器厂家将安排第三方专人驻厂监造整个设备的来料、组装、出厂测试，以确保用于项目的设备质量。各技术特点详细介绍如下：(1)多路 MPPT 跟踪技术降低组串失配影响考虑到每一块

9、组件在出厂时出现正偏差的不一致现象，且在 25 年运行过程中持续衰减情况也不一致，失配现象将随着电站的运行年限逐渐加剧。另外，组件的热斑、隐裂故障也将对组串的一致性产生极大的影响。多路 MPPT 技术能够通过多个独立的最大功率点追踪单元，有效降低因组件不一致导致的失配损失，提升系统效率。为了应对屋顶项目复杂性，不同朝向、倾角的或有阴影的组件接受到的阳光辐照量差异非常大，导致的组串失配损失十分严重。另外，组串局部遮挡情况也十分常见，前后排组件的投影遮挡，空中的云层遮挡、电线的投影遮挡、树叶甚至是鸟粪遮挡等，任何遮挡均可能改变组串的 P-V 曲线，影响组串的一致性。本投标方案选择智能组串式逆变器作

10、为电站的核心功率变换单元，每台逆变器具备 8 路独立的 MPPT 跟踪功能，降低因屋顶环境原因导致的组件倾角、朝向不一致以及局部遮挡导致的组串失配损失，降低遮挡及不一致性造成的影响。(2) 高效发电技术降低传输及功率变换损耗a.逆变器的中国效率本次投标方案中的智能组串式逆变器率先贯彻中华人民共和国工业和信息化部光伏制造行业规范条件（2015 年本）中关于逆变器效率的要求， 为国内首批在 CGC 鉴衡认证中心通过 中国效率测试的光伏并网逆变器。按照鉴衡 CGC/GF 035-2013光伏并网逆变器中国效率技术 条件对逆变器效率的评价，本次投标方案中的智能组串式光伏并网逆变器达到了 A 级标准，

11、中国效率高达 98.4%，最大效率为 98.6%。b.逆变器的最大转换效率本次投标方案中的智能组串式并网逆变器采用三电平拓扑结构设计，配合 SPWM+零序分量注入的调制方式以及先进的 BOOST 软开关控制算法，有效提高 DC-BUS 电压利用率，降低 IGBT 开关损耗，提升系统发电效率，确保逆变器最大效率高达 99.9%。(3) 低运行/待机损耗技术本投标方案选择智能光伏电站解决方案，系统组网简单，无需直流汇流箱、直流配电柜，无机房用电配电柜及散热通风系统。单台逆变器采用全密闭自然散热设计，无外置散热风机，最大运行自耗电仅 20W，待机自耗电仅 1W，降低系统能耗，提升系统效率。(4) 低

12、启动电压技术本次投标方案中的智能组串式光伏并网逆变器采用两级功率变换方式，一级 boost 升压变 换装置，一级逆变变换装置；一级升压装置具有宽输入电压范围，其允许的最低启动电压仅为 500V，逆变器启动发电时间早，停止发电时间晚，从而可以多发电。而原有集中式逆变器仅有 一级逆变功率变换，无升压环节，启动电压高达 500V 以上，将导致逆变器出现晚启动，早关 机的现象，影响光伏电站的光照利用率，降低电站的系统效率。(5) 高效 MPPT 跟踪技术a.静态跟踪效率本次投标方案中的智能组串式光伏并网逆变器以高速数字处理器 DSP 为平台，提高了数据采集、运算及跟踪速度，同时通过优化扰动观察法的扫描

13、时间与扫描步长，克服了传统的扰动观察法搜索时间长及在最大功率点附近振荡的缺点，使得 MPPT 静态跟踪峰值效率达到 99.988%。b.动态跟踪效率本次投标方案中的智能组串式光伏并网逆变器采用高精度闭环霍尔传感器，配合三步追踪法，最大程度上使得 MPPT 算法在动态追踪特性上获得最优表现，可准确预测最大功率点变化 方向，快速准确地找到最大功率点，保证组件时刻保持最大功率输出。本项目使用组串式逆变 器动态 MPPT 跟踪效率高达 99.8%。(6)高可用度技术降低逆变器及辅助设备故障损失本投标方案选择智能光伏电站解决方案，系统组网简单，无直流汇流箱、配电柜，无机房配电及辅助设备，总体设备数量少，

14、系统可靠性更高。智能组串式逆变器采用无直流熔断器及 外置散热风机等易损部件设计，降低设备故障率；设备防护等级高达 IP65，彻底隔绝外部环境对内部器件造成的影响；采用零接触运维技术，20 分钟即可完成设备故障处理，降低故障对发电量的影响，降低故障损失。(7) 智能化诊断IV 组串诊断智能 IV 组串诊断功能是以组串式光伏并网逆变器为基础，通过管理系统中部署算法、大数据建模，实现同步分析，对光伏电站中的每路组串进行智能诊断，从而高效识别组件问题，目前已经能够识别 17 种组串故障类型，故障定位准确度 100%；（8）防风沙技术方案和通风散热技术方案良好的环境适应性1.风沙作为电气设备可靠性杀手，

15、时刻威胁着逆变器的运行安全。国内大部分组串式逆变器虽然宣称防护等级可达IP65，但由于散热风机的存在，实际防护等级仅为IP55，风机是制约逆变器可靠性的瓶颈。散热风机作为逆变器可靠运行的重要器件之一，其轴承在润滑油脂的作用下极易吸附沙尘，沙尘会导致风机轴承磨损，造成风机运行噪声升高，甚至导致轴承卡死，最终导致风机失效。在光伏电站复杂的运行环境中，部分组串式逆变器的密封问题也不容忽视，特别是在外露器件的结合处。风沙通过密封松动处进入逆变器内部，造成电气间隙和爬电距离的降低，在特定情况下极易造成设备短路起火。对于耐受性较差的PCBA来说，带有腐蚀性的灰尘容易腐蚀线路板，影响控制系统可靠性。2.SU

16、N2000逆变器的全密闭设计华为SUN2000系列组串式光伏并网逆变器采用全密闭设计，防护等级可达IP65，完全实现内外部的环境隔离，降低温度、风沙、盐雾等外部恶劣环境对逆变器内部器件寿命的影响，提升整机可靠性，确保逆变器能够在多种恶劣工况下长寿命稳定运行。A.防护设计SUN2000系列组串式光伏并网逆变器上盖采用锌铝涂层不锈钢防盗螺钉紧固，上盖与机箱之间采用高弹性EPDM胶条密封，并经过反复拆卸测试，仍能保持良好的弹性，密封胶条与机箱紧密接触，确保整机密封可靠，有效防止灰尘和水的进入。B.防尘验证为了验证逆变器具备可靠的防尘功能，SUN2000逆变器在华为GCTC全球认证检测中心防尘试验箱进

17、行了长达2小时的腐蚀沙尘试验。将SUN2000逆变器放置于防尘试验箱内，使用直径50m的滑石粉模拟灰尘，滑石粉用量为2kg/m3试验箱容积，抽气量为80倍的试验样品外壳容积，抽气速度为每小时40倍试验样品外壳容积。在试验完成后将SUN2000逆变器开箱检查，验证内部无灰尘堆积，设备上电后仍然能够满功率可靠运行，证明该款逆变器具备极强的防尘能力。C.防水验证a.GCTC实验室验证淋雨实验是在高温、高湿的环境中，使用冷水冲淋带电运行的逆变器，让逆变器外部快速降温，验证逆变器的防水能力和抗凝露能力，最终证明被检测逆变器是否具备可靠的防护等级。在鱼塘、沿海项目中，逆变器需能够承受高温、高湿的环境考验，

18、为了确保逆变器能够在恶劣的环境中长寿命可靠运行，必须通过淋雨实验来检验逆变器的防护等级和抗凝露能力。将实验逆变器放置在专用的淋雨箱中连续运行10h，开始对逆变器进行喷淋，喷淋前关闭逆变器，喷淋持续时间为0.5h。喷淋结束逆变器再次开机运行，再持续喷淋10分钟后，关闭喷淋器。如此循环10次,实验过程中随时检测逆变器运行情况，并在实验完成后开箱查看箱内实验试纸的情况。经过长达168h的实验验证，组串式逆变器机箱内部湿度检测试纸无颜色变化，证明机箱内部无凝露产生，且在实验中和实验后SUN2000逆变器持续正常运行。b.电站现场验证为了验证逆变器具备良好的防水性能，通过在电站现场将逆变器置于有机玻璃容

19、器内，并在顶部、下部安装高压淋水喷头，通过不断的向逆变器喷淋高压水柱来验证其具备良好的防水性能，最终SUN2000逆变器以良好的表现通过电站实地防水验证。(2)优良的散热设计随着光伏行业的不断发展，光伏电站的应用地从荒无人烟的戈壁大漠到阳光灿烂的内陆、沿海城市，应用环境的多样性导致客户对光伏逆变器的环境适应性提出了更高的要求。无论是高温、高湿还是风沙、极寒，都需要逆变器能够可靠运行。散热设计作为衡量逆变器可靠性的重要指标之一，决定了逆变器是否能够在25年的生命周期内可靠运行。SUN2000系列组串式光伏并网逆变器通过采用热隔离、热屏蔽技术，将发热器件和热敏感器件分腔合理布局，确保整机无局部热点

20、，提升散热可靠性。SUN2000系列光伏并网逆变器在散热设计中充分考虑温度均衡，温差分布连续，防止内部形成明显的温差，从而平衡内部单板温度。提高产品对温变的适应性。通过热仿真的方法，分析散热器，内部功率管，PCB单板器件等的热数据，设计中使热平衡分配。详细的散热设计方案如下：超高的效率，保证了热耗较小，中国效率突破98.4%；功率电感灌胶封装外置散热，削弱与腔内热源耦合，减小腔体内损耗，有效降低腔体内温度。无热级联及低热阻安装技术，减少了器件与散热面间的接触热阻，使热量能够快速到达散热面，提高了热量传递效率；功率器件采用一体化封装模块，通过先进的Press-Fit冷焊压接工艺将功率半导体模块与

21、PCB板连接，接触电阻小，抗电流冲击性好，可靠性高；内部器件高低温分区布局设计，对不同耐温等级的器件进行分区布局，使得逆变器的温度场与器件的耐温等级实现完美匹配，结合CFD仿真分析使得逆变器内部的空气流动更加优化，实现了内部流场分布与高低温分区设计方案实现完美的匹配，最终提高逆变器的散热效率；功率模块布局优化设计，使模块间热级联和耦合最小化。核心功率器件IGBT通过超大型散热器散热，散热面积大，热容大，确保功率器件的散热可靠性；散热器采用挤压一体成型技术，散热翅片与散热基板间无接触热阻，散热器性能稳定，长期可靠性高；采用CFD仿真技术，实现散热器的齿间距及齿型及齿厚等设计参数的最优化设计，合理

22、平衡提升散热器性能及降低产品重量的矛盾，使得散热器性能达到最佳化的同时，散热器重量达到最轻；通过IGBT功率半导体模块NTC、PCB板载温度传感器，实时监控关键热点运行温度，匹配完整的降额与保护机制，确保内部元器件的可靠运行。按照要求，在指定的中央监控室安装远程监控及信息发布系统，并在指定 位置设置大型户外显示屏（不小于 4*46 寸）进行光伏发电状态实时展示，以此作为本项目对 外宣传的窗口。系统包括但不限于以下内容：（1）系统模拟运行图，包括各区域的实时运行电压、电流、功率、发电量、谐波等参数， 并有记录查询功能；（2）系统发电量记录：即时发电量、日发电量、累计发电量；（3）节能减排效果实绩展示；（4）通过视频监控系统，实现屋面光伏系统实景监控显示；（5）报表打印、查询历史数据；（6）项目整体概括：包括安装面积、装机容量、设计年发电量、环保效果等；（7）需要预留通讯接口，满足远程监控及展示功能，具体通讯数据及通讯方式双方协定。