光伏逆變器的洪荒之力——高溫過載

為推動國家光伏產業升級轉型，2015年國家能源局啟動光伏“領跑者”計劃，提出光電轉換率、電池組件和逆變器等一系列指標，旨在通過市場行為引導技術進步和產業升級。作為光伏系統中的重要設備，逆變器又面臨哪些特別的設計要求呢？

通過兩年“領跑者”項目逆變器要求指標對比可以看出，能源局對于逆變器的1.1倍額定功率下能正常運行2小時的過載能力要求，從集中式逆變器擴大到所有類型。

逆變器為什么要有過載功能？

眾所周知，光伏面板發電功率取決于光照資源，在我國很多光照資源豐富地區，往往出現部分時間段，光伏面板發電功率大于額定功率，即要有過載功能。筆者找了幾家主流廠家的逆變器參數，發現每款產品都標有額定功率和最大功率，且最大功率都是超過額定功率的1.1倍。那是否意味著1.1倍過載的要求多此一舉?其實要了解為什么要有過載要求，而且今年制定更嚴格的新標準，還要從第一批“領跑者”基地——山西大同來找原因。

大同位于山西省北部，光照資源豐富，其光照條件屬我國的二類地區。組件對逆變器功率1:1配置情況下，環境溫度較低，光照資源較好時，組件功率超過額定功率，所以對逆變器要求也要水漲船高，必須有過載功能。

逆變器的超配。光伏發電系統由于組件功率的逐年衰減、灰塵遮擋以及線路老化的發生，再加上不同地區的日照條件的不同，為了獲得最佳收益，在實際操作中把光伏組件的總功率配得比逆變器總功率大一些，這種就叫做超配。適當的超配可以降低電站的初始投資，提高綜合收益。正是如此，超配才被廣泛應用。在通常的電站設計中，電站年平均滿發小時數為1500h左右，光伏組件和逆變器一般情況最佳的設計比為1.1~1.2：1。

那為什么要明確規定正常運行2小時要求呢？上文中已經闡述，光伏發電系統發電功率取決于光照條件，一般發電系統最高功率出現在中午，持續時間不超過2個小時，這就是制定逆變器1.1倍額定功率下能正常運行2小時要求的初衷。

問題又來了，通常中午也是一天氣溫最高的時候，逆變器工作環境溫度高，再加上部分廠家逆變器自身散熱差，導致了逆變器的降額。從6月份大同“領跑者”基地并網數據來看，很多業主發現，在日照條件非常好的時候，其發電系統發電量反而下降。這是業主方始料未及的，出現這一問題的原因就是逆變器的高溫降額。下圖可以清晰說明，在光照條件良好的情況下，電站的發電系統發電功率是大于電站設計的額定功率的，但是在超配的情況下，逆變器的功率是小于電站額定功率的，而恰恰這個時候逆變器出現了高溫降額。發電效率成幾何倍數的降低，導致業主直接經濟利益損失。所以部分逆變器生產廠家不注明具體環境溫度，來宣傳產品的過載能力，就是在偷換概念。