DQZHAN技術(shù)訊：光伏逆變器MPPT技術(shù)對(duì)系統(tǒng)發(fā)電量影響

在光伏系統(tǒng)中，逆變器的成本不到5%，卻是發(fā)電效率的決定性因素之一，當(dāng)組件等配件完全一致時(shí)，選擇不同的逆變器，系統(tǒng)的總發(fā)電量有5%到10%的差別，這個(gè)差異的主要原因就是逆變器造成的。而MPPT效率是決定光伏逆變器發(fā)電量關(guān)鍵的因素，其重要性甚至超過(guò)光伏逆變器本身的效率，MPPT的效率等于硬件效率乘以軟件效率，硬件效率主要由采樣電路的精度，MPPT電壓范圍，MPPT路數(shù)來(lái)決定的，軟件效率主要由控制算法來(lái)決定的。

*大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking，簡(jiǎn)稱(chēng)MPPT)是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的一項(xiàng)核心技術(shù)，它是指根據(jù)外界不同的環(huán)境溫度、光照強(qiáng)度等特性來(lái)調(diào)節(jié)光伏陣列的輸出功率，使得光伏陣列始終輸出*大功率。

中國(guó)光伏市場(chǎng)的爆發(fā)，促進(jìn)了光伏逆變器的發(fā)展，各種技術(shù)層出不窮。目前使用的有集中式逆變器，單級(jí)組串式逆變器，雙級(jí)組串式逆變器，集散式逆變器，高頻模塊化逆變器，MPPT的技術(shù)也是多種多樣。

1、MPPT采樣電路精度

MPPT實(shí)現(xiàn)的方法有很多種，但不管用哪種方法，首先要測(cè)量組件功率的變化，再對(duì)變化做出反應(yīng)。這其中*關(guān)鍵的元器件就是電流傳感器，它的測(cè)量精度和線(xiàn)性誤差將直接決定硬件效率，電流傳感器做得比較好的廠家有瑞士的LEM，美國(guó)的VAC，日本的田村等，有開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種，開(kāi)環(huán)的電流傳感器一般是電壓型，體積少，重量輕，無(wú)插入損耗，成本低，線(xiàn)性精度99%，總測(cè)量誤差1%左右，閉環(huán)的電流傳感器，頻帶范圍寬，精度高，響應(yīng)時(shí)間快，抗干擾能力強(qiáng)，線(xiàn)性精度99.9%，總測(cè)量誤差0.4%。

天氣劇烈變化時(shí)，使用閉環(huán)傳感器有優(yōu)勢(shì)。

閉環(huán)傳感器

開(kāi)環(huán)傳感器

2、MPPT電壓范圍

逆變器的工作電壓范圍和逆變器的電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及逆變器輸出電壓有關(guān)，組串式逆變器和集散式逆變器是雙級(jí)電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，MPPT工作電壓范圍在250-850V之間，集中式逆變器是單級(jí)結(jié)構(gòu)，輸出電壓有270V，315V，400V等規(guī)格，輸入MPPT電壓范圍有450-850V，500-850V，570-850V等多種，還有一種單級(jí)結(jié)構(gòu)的組串式逆變器，只有**DC-AC逆變器，輸出電壓是400V，MPPT輸入電壓范疇是570-850V。從應(yīng)用的角度來(lái)看，各有優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)。

1）從逆變器角度上講，輸出電壓越高的逆變器，相同功率等級(jí)，電流越低，效率也就越高。單級(jí)比雙級(jí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，成本低，價(jià)格便宜。

2）從系統(tǒng)角度上講，逆變器MPPT電壓范圍越寬，可以早啟動(dòng)，晚停機(jī)，發(fā)電時(shí)間長(zhǎng)。

3）根據(jù)電壓源串聯(lián)原理，系統(tǒng)輸出電壓相加，電流不變。光伏組件串聯(lián)后，輸出電流是由*少的電池板來(lái)決定的，受到組件原材料，加工工藝，陰影，灰塵等影響，一塊組件功率降低，這一串的組件功率都會(huì)降低，因此組件串聯(lián)數(shù)目要盡量少，并聯(lián)的數(shù)目盡量多，才能減少由于組件的一致性而帶來(lái)的影響。

3、MPPT的路數(shù)

目前組串式逆變器，MPPT路數(shù)有1到5路不等，集中式逆變器一般是1路MPPT，集散式逆變器，把匯流箱和MPPT升壓集成在一起，有多路MPPT，還有一種高頻模塊化逆變器，每一個(gè)模塊有一路MPPT。

從解決失配的問(wèn)題角度來(lái)說(shuō)，MPPT數(shù)量越多越有利；從穩(wěn)定性和效率上來(lái)說(shuō)，MPPT的數(shù)量越少越好，因?yàn)镸PPT數(shù)量越多系統(tǒng)成本越高，穩(wěn)定性越差，損耗越多。因此需要結(jié)合實(shí)際地形需求選擇合適的方案。從理論上講，組件的不一致性要超過(guò)0.5%以上，才有使用的價(jià)值。

1）功能損耗：MPPT算法很多，有干擾觀察法、增量電導(dǎo)法、電導(dǎo)增量法等等，不管是哪一種算法，都是通過(guò)持續(xù)不斷改變直流電壓，去判斷陽(yáng)光的強(qiáng)度變化，因此??會(huì)存在誤差，比如說(shuō)當(dāng)電壓實(shí)際正處于*佳工作點(diǎn)時(shí)，逆變器還是會(huì)嘗試改變電壓，來(lái)判斷是不是*佳工作點(diǎn)，多一路MPPT，就會(huì)多一路損耗。

2）測(cè)量損耗：MPPT工作時(shí)，逆變器需要測(cè)量電流和電壓。一般來(lái)說(shuō)，電流越大，抗干擾能力就越大，誤差就越少，2路MPPT比4路MPPT電流大1倍，誤差就少一倍。如某公司50KW的逆變器，使用開(kāi)環(huán)直流電流傳感器HLSR20-P，電流為20A，誤差為1%，當(dāng)輸入電流小于0.5A時(shí)，誤差就經(jīng)常發(fā)生，當(dāng)輸入電流小于0.2A時(shí)，就基本上不能工作了。

3）電路損耗：MPPT主電路有一個(gè)電感和一個(gè)開(kāi)關(guān)管，在運(yùn)行時(shí)也會(huì)產(chǎn)生損耗。一般來(lái)說(shuō)，電流越大，電感量可以做得更小，損耗就越少。

下圖是在兩個(gè)不同的地方，選擇不同MPPT逆變器，單極單路和雙級(jí)多路，實(shí)際發(fā)電量的示意圖，由圖可以看出，在平地?zé)o遮擋光照好的地區(qū)，兩種逆變器發(fā)電量相差不多，單極單路早晚發(fā)電時(shí)間短，要損失一部分電量，在由于本身?yè)p耗低效率高，當(dāng)光照達(dá)到啟動(dòng)電壓后，輸出功率要比雙級(jí)多路的要大，所以綜合比較起來(lái)差不多。

在山地或者屋頂有遮擋光照條件一般的地區(qū)，雙級(jí)多路MPPT的逆變器發(fā)電量高。這是因?yàn)樵诘碗姽β拾l(fā)電時(shí)間段時(shí)間較長(zhǎng)，高功率發(fā)電時(shí)間較短。

總結(jié)：

逆變器MPPT技術(shù)的多樣性，給電站設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的便利。結(jié)合實(shí)際，科學(xué)設(shè)計(jì)，不同的地形，光照條件，選擇不同的逆變器，降低電站成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。山丘電站和屋頂電站，存在朝向不一致和局部遮擋的現(xiàn)象，且不同的山丘遮擋特性不一樣，帶來(lái)組件失配問(wèn)題，建議選擇多路MPPT，電壓范圍寬的雙級(jí)結(jié)構(gòu)的逆變器，可以增加早晚發(fā)電時(shí)間。平地?zé)o遮擋，光照條件好的地區(qū)，建議選擇單路MPPT，單級(jí)結(jié)構(gòu)的逆變器，可以提高系統(tǒng)可靠性，降低系統(tǒng)成本。