高功率组件如何配置逆变器？
发表时间：2023-09-15
发电光伏组件和逆变器的配比
在此之前，我们先简述一下分布式光伏组件和逆变器的配比。
是不是5KW的组件就配5KW的逆变器呢？答案很明确——不是。
那我们又该怎么配，5KW的逆变器到底配多少合适，总听到有人会说按1.2比例配，有人会说按1.1的比例配……众说纷纭，这些比值是哪来的，又有什么含义？
在光伏并网系统中，组件的功率和逆变器有关，而且组件和逆变器的功率匹配需要结合项目的具体情况综合考虑，主要影响因素有辐照度、系统损耗、逆变器的效率、逆变器的寿命、逆变器的电压范围、组件安装角度等方面。
1、组件安装倾斜角度和方位角度
当物体的平面和光线完全垂直时，接收的功率最大，如果把物体放斜，物体的平面和光线成一定的角度，接收的功率就会打折，同样的面积，接收的功率就会少很多，组件和太阳的角度垂直，功率最大。
2、安装区域的辐照度
组件的输出功率和辐照度有关。太阳能资源好的地区，由于晴天云少，空气质量好，大气透明度高，太阳到达组件表面的辐射要比资源差的地区平均值要高很多。
3、安装海拔高度
海拔越高空气越稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用越小，则到达地面的太阳辐射越强。例如，青藏高原是我国太阳辐射最强的地区。而空气越稀薄的地方，逆变器散热就越差，海拔超过一定的高度，逆变器就要降额运行。
4、直流侧系统效率
光伏系统中，能量从太阳辐射到光伏组件，经过直流电缆、汇流箱、直流配电到达逆变器，当中各个环节都有损耗。不同的设计方案，如使用集中式、组串式，集散式等方案，直流侧损耗大不一样。
5、逆变器散热条件
逆变器一般要安装在通风好，避免阳光直射的地方，这样有利于散热。如果由于场地限制，逆变器不得不安装在封闭不利于散热的地方，就要考虑逆变器的降额问题，要少配组件。
6、组件因素
功率正公差：为了满足光伏组件衰减25年不超过20%，很多组件厂对刚出厂的组件都有0-5%的正公差，如265W的组件，刚出厂的实际功率可能有270W。
负温度系数：组件的功率温度系统约-0.41%/℃，组件温度下降，组件的功率会升高。一块250W的组件，在不考虑设备损耗的情况下，在我国阳光最好的地区，如宁夏北部、甘肃北部、新疆南部等地区，有可能最大输出功率有可能超过250W。
双面组件：双面组件不仅可以接收正面阳光的辐射功率，背面还可以接收阳光反射辐射功率，不同物体，在不同的光谱波段对阳光的反射率不同。雪地、湿地、小麦、沙漠，不同的地物在同一波段其反射率不同，同一地物在不同波段反射率也不同。
7、逆变器因素
逆变器效率：逆变器的效率并不是恒值，有功率开关器件损耗和磁性损耗，在低功率时，效率比较低，在40%到60%功率时，效率最高，超过60%时，效率逐渐降低。因此，要把光伏功率的总功率控制在逆变器功率的40%到60%之间，获得最佳效率。
逆变器的寿命：光伏逆变器是电子产品，其可靠性和逆变器运行温度有很大关系，其中电容、风扇，继电器等元器件温度提高10℃，失效率可会提高50%以上。而运行温度又和功率相关，据统计，逆变器长期工作在功率80-100%比功率40-60%，寿命要低20%左右。
逆变器的最佳工作电压范围：工作电压在逆变器的额定工作电压左右，效率最高，单相220V逆变器，逆变器输入额定电压为360V，三相380V逆变器，逆变器输入额定电压为650V。
因此，有些地方，光伏系统是按照组件的容量来计算系统容量的，这时候按组件实际输出的最大功率来选择逆变器，以免逆变器限流，根据实际情况，组件和逆变器可以是0.9：1到1.4：1去配置。
但是有些地方，是按逆变器交流输出功率来计算系统容量的，如果售电价格较高，而组件价格又相当便宜，为了尽可能增加发电量，就可以增加组件的功率。组件和逆变器可以是1.4：4到1.8：1去配置都可以，要看逆变器能接多少组件。
而大家常说的配比值指的是DC/AC，也就是光伏组件的功率/光伏逆变器的功率，那我们首先来看下这个比值是什么。
2、安装区域的辐照度
组件的输出功率和辐照度有关。太阳能资源好的地区，由于晴天云少，空气质量好，大气透明度高，太阳到达组件表面的辐射要比资源差的地区平均值要高很多。
3、安装海拔高度
海拔越高空气越稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用越小，则到达地面的太阳辐射越强。例如，青藏高原是我国太阳辐射最强的地区。而空气越稀薄的地方，逆变器散热就越差，海拔超过一定的高度，逆变器就要降额运行。
4、直流侧系统效率
光伏系统中，能量从太阳辐射到光伏组件，经过直流电缆、汇流箱、直流配电到达逆变器，当中各个环节都有损耗。不同的设计方案，如使用集中式、组串式，集散式等方案，直流侧损耗大不一样。
5、逆变器散热条件
逆变器一般要安装在通风好，避免阳光直射的地方，这样有利于散热。如果由于场地限制，逆变器不得不安装在封闭不利于散热的地方，就要考虑逆变器的降额问题，要少配组件。
6、组件因素
功率正公差：为了满足光伏组件衰减25年不超过20%，很多组件厂对刚出厂的组件都有0-5%的正公差，如265W的组件，刚出厂的实际功率可能有270W。
负温度系数：组件的功率温度系统约-0.41%/℃，组件温度下降，组件的功率会升高。一块250W的组件，在不考虑设备损耗的情况下，在我国阳光最好的地区，如宁夏北部、甘肃北部、新疆南部等地区，有可能最大输出功率有可能超过250W。
双面组件：双面组件不仅可以接收正面阳光的辐射功率，背面还可以接收阳光反射辐射功率，不同物体，在不同的光谱波段对阳光的反射率不同。雪地、湿地、小麦、沙漠，不同的地物在同一波段其反射率不同，同一地物在不同波段反射率也不同。
7、逆变器因素
逆变器效率：逆变器的效率并不是恒值，有功率开关器件损耗和磁性损耗，在低功率时，效率比较低，在40%到60%功率时，效率最高，超过60%时，效率逐渐降低。因此，要把光伏功率的总功率控制在逆变器功率的40%到60%之间，获得最佳效率。
逆变器的寿命：光伏逆变器是电子产品，其可靠性和逆变器运行温度有很大关系，其中电容、风扇，继电器等元器件温度提高10℃，失效率可会提高50%以上。而运行温度又和功率相关，据统计，逆变器长期工作在功率80-100%比功率40-60%，寿命要低20%左右。
逆变器的最佳工作电压范围：工作电压在逆变器的额定工作电压左右，效率最高，单相220V逆变器，逆变器输入额定电压为360V，三相380V逆变器，逆变器输入额定电压为650V。
因此，有些地方，光伏系统是按照组件的容量来计算系统容量的，这时候按组件实际输出的最大功率来选择逆变器，以免逆变器限流，根据实际情况，组件和逆变器可以是0.9：1到1.4：1去配置。
但是有些地方，是按逆变器交流输出功率来计算系统容量的，如果售电价格较高，而组件价格又相当便宜，为了尽可能增加发电量，就可以增加组件的功率。组件和逆变器可以是1.4：4到1.8：1去配置都可以，要看逆变器能接多少组件。
而大家常说的配比值指的是DC/AC，也就是光伏组件的功率/光伏逆变器的功率，那我们首先来看下这个比值是什么。
上面是一个光伏系统的简图，光伏组件发出的直流电（DC）经过光伏逆变器逆变成交流电（AC）进入电网，那么整过过程中光伏逆变器只是把直流电变成交流电，俗称的DC/AC的比值就是光伏组件的安装量和光伏并网逆变器最大交流输出的比值。
我们以5KW的光伏组件安装量为例：
我们以5KW的光伏组件安装量为例：
这个比值为1.25，意思是我装了5KW的光伏组件，但是由于实际安装地点的经纬度、倾角、朝向等一系列因素的影响，光伏组件最终产生的直流电也就4KW，那么这个时候选择4KW的光伏逆变器就可以了，并不需要5KW的光伏逆变器。
（注：组件的功率单位一般标为wp，如255wp，p是peak的意思，一般是指组件标准测试条件：（大气质量AM1.5, 辐照度1000W/m², 电池温度25°C）下的测量值， 而实际情况并非如此。）
（注：组件的功率单位一般标为wp，如255wp，p是peak的意思，一般是指组件标准测试条件：（大气质量AM1.5, 辐照度1000W/m², 电池温度25°C）下的测量值， 而实际情况并非如此。）
所以DC/AC更多时候是一个经验值，而不是一个固定值，当有实际项目支撑的时候，我们可以根据实际情况去获得DC/AC的比值作为对当前选型时的支撑。
首次安装的时候，针对不同地区组件与逆变器容量配比，可以上网查询DC/AC的理论值，或向他人咨询经验值，当具有一定经验后可以用自己的经验值来代替。
这样完成DC和AC的最佳配比后还要注意光伏组串的电压与逆变器的电压范围是否匹配以及逆变器的输入路数是否满足。
常见的逆变器是根据晶硅组件的特性开发的，目前光伏系统要求的最大电压为1000V，对于电压的配置除了同一路MPPT电压需要相等外，还需要考虑逆变器的MPPT电压范围，确保组件的工作电压在MPPT电压范围内，否则会导致逆变器的输出效率不高。
首次安装的时候，针对不同地区组件与逆变器容量配比，可以上网查询DC/AC的理论值，或向他人咨询经验值，当具有一定经验后可以用自己的经验值来代替。
这样完成DC和AC的最佳配比后还要注意光伏组串的电压与逆变器的电压范围是否匹配以及逆变器的输入路数是否满足。
常见的逆变器是根据晶硅组件的特性开发的，目前光伏系统要求的最大电压为1000V，对于电压的配置除了同一路MPPT电压需要相等外，还需要考虑逆变器的MPPT电压范围，确保组件的工作电压在MPPT电压范围内，否则会导致逆变器的输出效率不高。
在计算的时候关注组件的一些关键性参数
1. 开路电压（Voc）
未形成回路之前，也就是逆变器并网发电之前的电压，该电压会受到温度系数的影响。
2. 最大功率点的工作电压（Vmppt）
工作后形成回路，也就是逆变器并网发电之后的最大工作电压。
3. 短路电流（Isc）
组件短接时，通过的电流。
4. 最大功率点的工作电流（Imppt）
工作后形成回路，最大功率点的电流。
5. 开路电压温度系数
以-0.3%/℃为例，温度每升高一度，开路电压下降0.3%.
（注：最低温度作为参考时，但是也需要考虑最低温度是凌晨3点左右，然而此时光伏组件处于不工作状态，当组串电压与逆变器输入最大电压有些小差距时可以特殊考虑。）
1. 开路电压（Voc）
未形成回路之前，也就是逆变器并网发电之前的电压，该电压会受到温度系数的影响。
2. 最大功率点的工作电压（Vmppt）
工作后形成回路，也就是逆变器并网发电之后的最大工作电压。
3. 短路电流（Isc）
组件短接时，通过的电流。
4. 最大功率点的工作电流（Imppt）
工作后形成回路，最大功率点的电流。
5. 开路电压温度系数
以-0.3%/℃为例，温度每升高一度，开路电压下降0.3%.
（注：最低温度作为参考时，但是也需要考虑最低温度是凌晨3点左右，然而此时光伏组件处于不工作状态，当组串电压与逆变器输入最大电压有些小差距时可以特殊考虑。）
案例分析
项目现场在A地，冬天光照良好，极低温度为零下25摄氏度，组件采用110块265W组件，逆变器采用25KW光伏逆变器，确定可行性。
相关信息：
组件信息：Voc：38.26V，Vmpp：31.11V，Isc：8.92A， Impp：8.52A，温度系数（Voc）：-0.330%/℃；
逆变器信息：最大直流输入功率：32500KW，最大输入电压：1000V，Vmpp：260V~850V， 输入路数：6路，Mppt路数：2路，
输入电流：27A/27A；
根据网络查询DC/AC为1.17。
1）首先确认功率配比，组件功率为265*110=29150W，A地区DC/AC配比为1.17，即25KW逆变器可以接25kW*1.17=29.25kW，和组件功率匹配，且在最大直流输入范围内。
2） 电压匹配：组件分为5串，每串22块；开路电压为38.11V，每串电压在标准条件下约为38.11V*22≈838.42V，考虑开路电压温度系数，极低温度下的每串开路电压增加值：38.11V*0.33%*22*（50）≈138V，那么每串组件的端电压为838.42+138=976.42V，小于光伏逆变器电压要求最大值。
两项都确认完成后，且电流显然在范围内，即可确认该配比可行。
组件发展趋势
当前组件技术不断的更新迭代，如高效PERC，黑硅、双玻、半片、叠瓦等；硅片方面，硅片的尺寸也不断的增大，从156发展到182、210，硅片面积分别增加了37%和83%。
与之对应的182组件功率超过540W, 210组件功率超过600W，并且，有部分厂家结合其它新技术使组件功率达700W+。
目前，高功率组件已成为行业主流，在应用上具备诸多优势，从系统角度看，对提升发电效率，节省支架用量、直流电缆用量及人工成本等方面都产生积极影响。
高功率组件如何配置逆变器？
组件高功率发展趋势下，对逆变器的发展趋势和技术变革也会产生重大影响，下表数据来源于部分大型地面电站的近期招投标信息，其主流需求为双面双玻组件，功率段主要为182mm的550W+和210mm的595W+，以某厂家同功率段产品为例，其关键参数如下表：
1. 具备更高的组串或MPPT电流
如果配置的逆变器MPPT电流较小，逆变器工作过程中会限制输入电流，导致发电量损失。因此，配置高功率组件的逆变器首先需要具备高组串或MPPT电流输入能力。
2. 硬件具备高功率组件的承载性能
组件能量通过直流线缆输送到逆变器输入端，并通过DC连接器、内部线缆、PCB、功率管等电子器件逐步传导和转化成为交流电输出，因此，大电流意味着逆变器整体硬件设计需要重新评估和验证，以满足长时且持续的大电流承载要求。
3. 具备更有效的直流保护机制
高功率组件最主要的问题是工作电流提升较大，根据功耗公式：P=I² x R
功耗与电流的平方成正比，大电流导致异常状态下直流发热更加严重。因此，充分的直流保护机制是光伏系统安全可靠运行的关键，在高功率组件匹配下更为重要。如锦浪逆变器具备丰富的直流保护机制，如AFCI功能、直流分断器、防反接保护、在线组串监控和I-V曲线扫描功能等。
