在光伏电站中常见的组串式逆变器的发展以及它的优缺点解析

在科技的发展道路上，离不开能源的助力，特别是再科技飞速发展的今天，而地球上的能源有限，就需要科研人员不断开发新能源，这就再当下最需要研发太阳能的使用。

这些年来我国光伏产业发展迅猛，2018光伏装机量超过43GW。逆变器作为光伏系统的高度智能单元，是光伏发电系统中的核心设备。在当今科技高速发展的浪潮下，各行业以极快的速度更新迭代。当下的组串式光伏逆变器不仅功能更强大、智能化程度更高且单机功率也是持续的突破上限。近期国内不少光伏项目70/80kW及更大功率的组串式逆变器渐渐成为主流。同样在中高压并网的光伏电站中，组串式逆变器也有逐步替代集中型逆变器的趋势。

近年来，组串式地面电站已在世界范围内广泛使用。与集中式电站相比，组串式电站具有明显的优势，主要体现在：发电量大，占地面积小，无机房，运行可靠，维护方便，简单。特别是对于分布式屋顶以及山区和丘陵项目，解决方案具有无与伦比的优势。

组串式逆变器基于模块化概念。每个光伏串(1-5kw)都通过一个逆变器，几块太阳能电池板形成一条功率从几百瓦到几千瓦的串。小功率单相逆变器在DC端具有最大的功率峰值跟踪，在AC端并联连接，已成为国际市场上最受欢迎的逆变器。

变频器的散热主要包括自然散热和风冷散热。影响散热能力的关键因素是对流传热系数。通常，风冷散热的传热系数比自然对流的传热系数高一个数量级。因此，在组串式逆变器外部增加风扇可以大大提高散热能力。工业制造商通常使用这种方法进行散热。但是，组串式逆变器的应用环境较差，对外部风扇的保护性能要求较高。当前的室外风扇防护等级通常只能达到IP54 / IP55，而外部风扇设计使整个系统的防护等级无法达到IP65。本文以京福源SUNTREE系列70 / 80K为例，在光伏电站项目中，简要介绍了组串式逆变器与集中式逆变器相比的优势。

节省直流汇流箱的成本。 SUNTREE 70 / 80K采用12通道输入设计和熔断器保护，并集成了DC汇流箱功能(会聚，防雷，开关，防反接等)，并且每串都可以直接连接至DC的DC输入。无需添加直流汇流设备。简化系统设计并节省系统成本，同时还降低了故障风险。它采用防水冷却风扇，并且与机器的内部电路板完全隔离。主体达到IP65防护等级，可以满足室外安装条件，并且可以直接壁装。不需要复杂的逆变器室(消防，空调，照明等)。

由于组串式逆变器主要在高温，灰尘，风吹日晒，雨淋等恶劣的室外应用中工作，因此，如果使用强制风冷，则风扇很容易损坏，使用寿命短。频繁更换风扇会影响产品。除了发电能力外，还将带来昂贵的维护费用;此外，如果将逆变器安装在用户的外墙或阁楼上，则强制风冷的噪音很容易引起客户投诉。但是，使用自然散热，无风扇，产品运行的长期可靠性高，噪音低的产品，因此自发热和无风扇设计已成为户外小功率逆变器的关键竞争力。

电子元件很多，功率器件和信号电路在同一块板上，设计和制造困难，可靠性略差。功率设备的电气间隙很小，不适合高海拔地区。在室外安装时，风和日光很容易导致外壳和散热器老化。当多个逆变器并联时，总谐波很高，单个逆变器的THDI可以控制在2%以上。但是，如果并联连接40个以上的逆变器，则总谐波会重叠，难以抑制。发生共振。

随着组串式逆变器的大量商用，高发电量，维护便捷甚至免维护是客户关注的核心指标，逆变器外部风扇的存在对以上指标的实现是一道严重障碍，因此无外部风扇设计对组串式逆变器来说，既是挑战，也是未来必然的发展趋势。相信再过几年到几十年，当人类利用太阳能的技术很成熟的时候，这样就有了无穷尽的能源供给社会的使用，再当下就需要研究者更加努力研究新技术。