發布日期：2022-04-18 點擊率：64
1．關于光伏扶貧項目
前一段時間，國家質檢總局曝光了一批逆變器不合格名單。在本不平靜的光伏圈里，又激起了波瀾。筆者看了一下不合格原因，也看了廠家名單（名單中不乏上市公司，也不乏主要產品在10KW以下的著名廠家）基本就做出了判斷：原因不在逆變器廠家，在電網。
絕大多數逆變器在城市里應用都沒有什么問題，但是到了農村，特別是沒有進行過農網改造的農村就會問題頻出。
1．1 下面一個較典型的因為低電壓不能并網的案例
“某3臺逆變器安裝在某莊農戶家。有1臺是單獨安裝在一個農戶家。另外兩臺5KW逆變器安裝在另外一個農戶家。這3臺逆變器在穩定運行一周后，開始出現3臺逆變器反復啟動。且在天氣溫度高的情況下（中午12點－下午15點），基本停止工作不發電?！?/p>
原因：由于該村是個大村。并且該村的電壓偏低。安裝時氣溫還比較適宜，順利并網。過了一星期左右的時間，當地氣溫升高，大部分的農戶家里開空調，當用電量大了以后，致使當地的電網電壓偏低。超出了逆變器的交流電壓輸出范圍的下限（187－270VAC）。又一周后，項目現場下過大雨，村里用電量變少，電網的電壓就又滿足了逆變器電壓要求，系統工作正常?！?/p>
很多公司遇到這種情況都會把逆變器的電壓調寬，從原來的（178－270）VAC調到（140－270）VAC，有海外市場的企業會把“安規”調整到“澳洲安規”。從而造成抽檢不合格。
1．2 還有一種情況是電壓超上限，導致逆變器不工作
“某扶貧項目幾十臺逆變器并聯組網時，逆變器出現輸出電壓過高導致的重連，有異常響聲等問題，影響用戶發電量?！?/p>
為什么會出現這樣的現象？我們做一個計算。
首先，線路的電阻，即逆變器端到變壓器端的阻抗（這里按照純電阻計算，交流電比較復雜）
R＝ρ＊L／S銅電阻率0．0175，鋁電阻率0．0283（項目現場使用鋁線）
當地并網點離變壓器1400米L＝1400M
輸電線徑95mmS＝95
R＝ρ＊L／S＝0．0283＊1400／95＝0．4Ω
該項目每條火線上平均有13臺機器，太陽光照強時，平均一臺機器往外輸出電流為10A，那么13臺機器電流就為130A，此時電壓最大能被抬升130＊0．4＝52V！即從變壓器到逆變器端的電壓會被抬升52V。根據在現場測試結果，中午時，變壓器低壓側的電壓最高達到240V，加上電壓抬升，到逆變器輸出端電壓將達到240＋52＝292V，實際抬升的電壓會更高。超出逆變器電壓范圍，所以會報錯重連。在光照弱時，逆變器往外輸出電流小，電壓抬升小，逆變器輸出端電壓在正常范圍內，也就能正常發電。這也是為什么現場有時重連現象更頻繁的原因。
逆變器廠家也會把電壓（178－270）VAC的上限調高，有時候會調高到320VAC。從而也會造成抽檢不合格。
1．3 光伏扶貧遇到的問題
由于國家農村電網分布廣，發展不一，農網的電能質量一些問題和特點給光伏發電，尤其逆變器端的運行帶來了一定挑戰，同時現行的光伏逆變器標準更多的是依據地面電站，發達地區電網而設計，因此存在著一定的不適應性，這些均要求光伏發電設計端，EPC端等做出合理的設計和考量，獲得最大的發電穩定性和效率。
對光伏發電而言，農村電網有如下幾個電能質量特點容易影響到逆變器的正常運行：
1）線路損耗大
線路導線有效截面較小很多分布式光伏發電裝置是依托現有的輸配電設施進行電站建設，一些區域由于施工較早，既有設施容量偏低，對負荷（光伏發電容量，對電網而言是一個反向的負荷）預期不準確，導致導線截面選擇過小，采用鋁線電阻率偏高，電源點建設較少，低壓配電線路供電半徑較長，當供電半徑超過一定長度時（合理建議最大不超過0．5km，配變應設在接近負荷中心的位置），線路損耗太大，均造成逆變器側端電壓遠高于PCC（公共接入點）電壓，導致逆變器電壓范圍高出法定要求范圍（CQC電壓范圍187V—252V），逆變器頻繁跳脫，發電量較少或無法正常工作；
2）三相電壓不平衡農村電網電工水平低，設計或增容時三相負載不平衡，引起中點偏移，導致相電壓不平衡，負載輕的一相電壓偏高，負載重的一相電壓偏低，部分地區因此超過國標要求的《三相電壓允許不平衡度》要求，導致逆變器無法正常工作；
3）配變容量小，系統阻抗高負荷高峰時出現超負荷情況，導致電壓偏低，負載低谷時電壓又偏高，單日周期內電壓有明顯的大范圍變化，超過《供電電壓允許偏差》范圍，變電站主變采用有載自動調壓式變壓器可以減緩這個問題；配變容量、配電線路長還有一個嚴重的問題是使得系統阻抗相比很大，系統阻抗大帶來的顯著問題是使得逆變器多機并聯的系統穩定性下降、諧波放大，單一點數量越多越明顯，通常逆變器廠家會限制逆變器交流端到PCC點的傳輸距離，以及總的并聯數量。
1．4 個人對農村光伏扶貧的建議：
農網目前特點是電網差、線損大、安全用電水平有待提高。其中線損是指供電系統在傳輸電能的過程中，在線路和變壓器中的損耗電量。
線損有以下幾種表現：
（1）設備漏電：鄉鎮企業、農戶大多以便宜價格購進城市淘汰下來的非標準用電設備，長年失修，漏電嚴重。
（2）線路老化：集中表現在拆股線，小線徑導線長年負荷重，加速老化，難經風雨，漏電多，電壓降大。
（3）設備超載：大多數農戶一方面是缺乏電器知識，另一方面是圖省錢蠻干，使得配變、電機、線路超載運行，熱耗增加。
（4）配電變壓器容量不合適，損耗高：由于線路供電半徑過長，電壓質量差，線損大，耗電嚴重。
（5）私拉亂接，室內布線差：農村遇農忙季節、集會場合，私拉亂接，違章用電；室內線路敷設私自安裝，老化失修，捕電嚴重。
（6）管理混亂：表現在竊電普遍、表計失準、用人情電、賬目混亂等方面，管理失控。【1】
由于上述因素，從技術層面來說，對于偏遠、沒有經過農網改造的農村，不適合一家一戶一臺逆變器。而應該規劃為一個并網點，減少逆變器的使用量。從其他層面來說，中國人有一個特點“不患寡，而患不均”。如果離變壓器較遠的用戶，天天出問題，收益相對減少，很難保證他們沒有意見。
2．關于逆變器認識的一些誤區
不知道從什么時候開始，光伏設計開始流行逆變器超配。這沒有錯，但是大家超配有些過頭了。
我們用公認業內最好的“合肥陽光”逆變器為例。SG500MX的參數如下圖：
首先，為什么最大輸入電壓不是1200V，不是1100V？因為市場上主流的母線支撐電容最大耐壓等級是1100V，我們的IBGT一般是1200V／1400A，按照木桶原理，我們要按照電容的耐壓等級設計逆變器的輸入電壓，那么逆變器的直流電壓上限是1000V（留100V的余量，可以延長電容的壽命）。我們做組件串并聯設計的時候，不要刻意的用1000V去除以組件的開路電壓，用900V或者950V就可以了。
其次，為什么MPPT電壓的上限是850V下限是460V？SG500MX的輸出交流電壓是315V，315是交流電壓的平均值，平均值跟最大值的關系是1．41＊315＝445V。
為什么上限是850V，這個問題就有一點復雜了。這牽扯到逆變器IGBT的損耗問題。
IGBT的損耗主要包括通態損耗和開關損耗。
通態損耗主要取決于IGBT的導通飽和壓降Vce（sat），開關損耗主要取決于開通時間Ton和關斷時間Toff，不同的頻率及不同的電路方式，這兩種損耗所占的總損耗的比例是不同的。當工作頻率較低時，通態損耗是主要的，建議選取低飽和壓降的IGBT；當工作頻率較高時，開關損耗是主要的，建議選取短拖尾電流的快速IGBT。
選用更大電流的模塊則可把開關速度提高并減小開關損耗。開關損耗包括開通損耗和關斷損耗，在串聯諧振電路中，IGBT開通時做到零電壓開通是較易做到的，這時的開通損耗極小；IGBT關斷時做到接近零電流關斷是可以做到的，這時的關斷損耗也較小。柵極電阻RG減小可縮短開通時間Ton和關斷時間Toff，并減小了開通損耗和關斷損耗，但卻增加了浪涌電壓和電磁干擾。
所以電壓越高IGBT的開關應力越大，開關損耗變的很高。這就是為什么下圖所示850V時逆變器的效率最低。
組串逆變器也一樣，并不是組件串聯的數量越多越好，而是適中最好。希望光伏設計師學會看逆變器的效率曲線圖。不要去研究24塊一串好，還是23塊一串好。而是看最高和最低環境溫度時那種配置效率更高，不然就失去了組串逆變器的意義。
［1］翟明軍．金蓉 農村電網改造的技術措施探討［期刊論文］－中國農村水利水電2005（11）
作者：張喆
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