A fotovoltaikus energiatermelő rendszerek fő berendezéseként az invertereket használják a fotovoltaikus modulok által generált változó egyenfeszültség váltóárammá alakítására a hálózati frekvencián, ami a fotovoltaikus tömbrendszerek egyik fontos rendszeregyensúlya. Jelenleg a piacon elterjedt inverterek a központosított inverterek, a string inverterek és a mikroinverterek. Az alábbiakban összehasonlítjuk és elemezzük ezt a három típusú invertert.
1 központi inverter
Az inverter technológia több párhuzamos fotovoltaikus húr csatlakoztatását jelenti ugyanazon központi inverter DC bemeneti termináljához. Általában háromfázisú IGBT tápmodulokat használnak a nagy teljesítményű rendszerekben, és térhatású tranzisztorokat az alacsony fogyasztású rendszerekben. Ugyanakkor a DSP konverziós vezérlőket a megtermelt elektromos energia minőségének javítására használják, így az nagyon közel áll a szinuszos áramhoz. Általában nagy, 10 kW-nál nagyobb fotovoltaikus erőművekben használják.
A központosított invertereket általában nagyméretű energiatermelő rendszerekben, például gyárakban, sivatagi erőművekben és egyenletes napfényt biztosító földi erőművekben használják. A rendszer összteljesítménye nagy, általában megawatt feletti.
A fő előnyök a következők:
1. Az inverterek száma kicsi, így könnyen kezelhető;
2. Az inverter kevés alkatrészrel és nagy megbízhatósággal rendelkezik;
3. Alacsony felharmonikus tartalom, alacsony egyenáramú komponens és jó teljesítményminőség;
4. Az inverter magas integrációval, nagy teljesítménysűrűséggel és alacsony költséggel rendelkezik;
5. Az inverter teljes körű védelmi funkciókkal és az erőmű nagy biztonságával rendelkezik;
6. Teljesítménytényező szabályozási funkcióval és alacsony feszültségű átfutási funkcióval rendelkezik, jó hálózati szabályozási teljesítménnyel.
A fő hátrányok a következők:
1. A DC kombináló doboz hibaaránya magas, ami az egész rendszert érinti;
2. A központosított inverterek MPPT feszültségtartománya szűk, általában 450-820V, és az alkatrészek konfigurációja nem rugalmas. Az energiatermelési idő rövid a felhős és ködös időjárású területeken;
3. Az inverteres géptermek telepítése és telepítése nehézkes, és külön géptermeket és berendezéseket igényel;
4. Maga az inverter sok energiát fogyaszt, a számítógépterem szellőzése és hőelvezetése pedig sok áramot fogyaszt, így a rendszer karbantartása viszonylag bonyolult;
5. Központi hálózatra kapcsolt inverterrendszerben az alkatrésztömb két összefolyáson keresztül éri el az invertert. Az inverter maximális teljesítménykövető funkciója (MPPT) nem tudja felügyelni az egyes komponensek működését, így lehetetlen az egyes komponenseket optimális működési pontján tartani. Ha egy alkatrész meghibásodik vagy árnyékok blokkolják, az befolyásolja az egész rendszer energiatermelési hatékonyságát;
6. A központi hálózatra kapcsolt inverterrendszerben nincs redundancia. Hiba leállás esetén az egész rendszer leállítja az áramtermelést.
2 húr inverter
A sztringinverter a moduláris koncepción alapul, ahol minden fotovoltaikus húr (1-5kw) egy inverteren halad át, maximális teljesítménycsúcs követéssel az egyenáramú végén és párhuzamos hálózati csatlakozással az AC végén. Mára a nemzetközi piacon a legnépszerűbb inverterré vált.
A string invertereket főként kis és közepes méretű tetőtéri fotovoltaikus energiatermelő rendszerekben és kis földi erőművekben használják.
A fő előnyök a következők:
1. A húrinverter moduláris felépítésű, minden fotovoltaikus szál egy inverternek felel meg. Az egyenáramú vége maximális teljesítménykövető funkcióval rendelkezik, és az AC vége párhuzamosan csatlakozik a hálózathoz. Előnye, hogy nem befolyásolják a húrok közötti modulkülönbségek és az árnyékelzáródás, miközben csökkenti a fotovoltaikus modulok és az inverter optimális működési pontja közötti eltérést, és maximalizálja az energiatermelést;
2. A string inverterek MPPT feszültségtartománya széles, általában 250-800V-ig terjed. A komponnt konfiguráció rugalmasabb, és az energiatermelési idő hosszabb a felhős és ködös időjárású területeken;
3. A zsinóros típusú hálózatra csatlakoztatott inverter kis térfogatú, könnyű, és nagyon könnyen szállítható és telepíthető. Nem igényel professzionális szerszámokat és felszerelést, és nem igényel külön elosztó helyiséget sem. Leegyszerűsítheti az építkezést és csökkentheti a földhasználatot különböző alkalmazásokban. Az egyenáramú vezetékes csatlakozásokhoz nincs szükség DC kombinálódobozokra vagy egyenáramú elosztó szekrényekre sem. A húrtípusnak olyan előnyei is vannak, mint például az alacsony energiafogyasztás, a minimális hibahatás, valamint az egyszerű csere és karbantartás.
A fő hátrányok a következők:
1. Sok elektronikai alkatrész van, tápegységekkel és jeláramkörökkel ugyanazon a kártyán, ami megnehezíti a tervezést és a gyártást, és kissé kevésbé megbízható;
2. Az erősáramú eszközök elektromos távolsága kicsi, ezért nem alkalmasak nagy magasságú területekre és kültéri telepítésre. A szél és a napsugárzás könnyen elöregedheti a burkolatot és a hűtőbordát;
3. Leválasztó transzformátor kialakítása nélkül az elektromos biztonság enyhén rossz, és nem alkalmas vékonyréteg-elemek negatív földelési rendszerére. Az egyenáramú komponens nagy, és jelentős hatással van az elektromos hálózatra;
4. Ha több invertert kapcsolunk párhuzamosan, a teljes harmonikus magas, és egyetlen inverter THDI-je 2% fölé állítható. Ha azonban több mint 40 inverter van párhuzamosan csatlakoztatva, a teljes harmonikus egymásra épül, és nehéz elnyomni;
5. Nagy számú inverter esetén a teljes meghibásodási arány nő, ami megnehezíti a rendszer felügyeletét;
6. Egyenáramú megszakítók és váltóáramú megszakítók, valamint egyenáramú biztosítékok nélkül nem könnyű leválasztani, ha a rendszer meghibásodik;
7. Egyetlen inverter zéró feszültségű átfutást érhet el, de ha több gépet párhuzamosan csatlakoztatnak, akkor nehéz nulla feszültséget elérni a funkción, a meddőteljesítmény szabályozáson, az aktív teljesítmény szabályozáson és más funkciókon keresztül.
3 Mikro inverter
A mikroinverterek maximális teljesítménypontkövetést érhetnek el a panel szintjén, ami a központi inverterekhez képest előnyökkel jár. Ez optimalizálhatja az egyes modulok kimeneti teljesítményét a teljes kimeneti teljesítmény maximalizálása érdekében.
A fő előnyök a következők:
1. Ha egy vagy akár több modul meghibásodik, a rendszer továbbra is képes magas rendelkezésre állás mellett árammal ellátni a hálózatot; Opcionálisan több redundáns modul is konfigurálható a rendszer megbízhatóságának javítása érdekében;
2. Rugalmas konfiguráció, amely lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy a hazai piacon pénzügyi kapacitásuknak megfelelően telepítsenek fotovoltaikus cellákat;
3. Hatékonyan csökkenti a helyi maszkolás által okozott árnyékok hatását a kimeneti teljesítményre;
4. Nincs nagyfeszültségű áram, biztonságosabb, egyszerűbb és gyorsabb a telepítés, alacsonyabb karbantartási és szerelési költségek, valamint csökken a telepítési szolgáltatóktól való függés;
5. Az egyes invertermodulok energiatermelésének növelésével és a maximális teljesítmény követésével nyomon követhető egy-egy komponens maximális teljesítménypontja, ami nagymértékben, 25%-kal növelheti a fotovoltaikus rendszer teljesítményét.
A fő hátrányok a következők:
1. A mikroinverterek alkalmazási forgatókönyvei általában alkalmasak tetőtéri háztartásokban, de alkalmazásuk korlátozott;
2. A mikroinverterek költsége viszonylag magasabb a központosított inverterekhez és a sztring inverterekhez képest.
Az összehasonlító elemzés révén a sztring inverterek előnyökkel járnak a központosított inverterekkel és mikroinverterekkel szemben a hibaarány, a rendszerbiztonság, valamint az üzemeltetési és karbantartási költségek tekintetében. Jobb rendszermegbízhatósággal rendelkeznek, és biztosíthatják az erőművek hosszú távú biztonságos és megbízható működését.