古瑞瓦特細數光伏逆變器的八大智能功能

光伏電站(系統)中逆變器的地位舉足輕重，一臺無人值守可全自動運行的光伏逆變器究竟有多智能?今天我們來梳理一下。

1. 智能MPPT

MPPT(Maximum Power Point Tracker)技術是逆變器的核心關鍵技術，它是指逆變器實時追蹤找尋組件(方陣)的最大輸出功率的能力。光伏組件的輸出功率受輻照、溫度等多種因素的影響，并不總能輸出標稱的額定功率，逆變器的任務就是實時追蹤到每一時刻條件下組件能輸出的最大功率，最大化提升發電量。

不同輻照度對輸出功率的影響

不同溫度對輸出功率的影響

逆變器通過測量電流、電壓和功率，判斷出當前工作點與峰值點的位置關系，智能調節工作點電壓(或電流)，使其向峰值功率點靠攏，從而使光伏系統始終保持運行在峰值功率點附近。

MPPT追蹤原理圖

2. 智能防孤島

逆變器內部置有防孤島(Anti-Islanding)保護電路，實時智能偵測所要并入的電網的電壓(V)、頻率(f)等信息，與預置電壓、頻率值實時進行比較，如所偵測到的實際值在合理的范圍之內，則逆變器正常工作;反之，則根據不同的實測值在相應的時間內斷開電流，停止輸出，并報故障。

防孤島與低電壓穿越本質上是相互矛盾的，但在一些無人值守的電站或大型地面電站中，又具有某種同時存在的必要和理由。國標相關規定對防孤島保護和低電壓穿越的時間都有規定，當電網出現故障時，孤島即將產生，此時光伏系統只要支撐1S左右的時間等待電網恢復，如果2S后仍未恢復，此時可切出。在此過程中，逆變器始終保持對電網信息的偵測狀態。

3. 智能組串監測

隨著技術的發展，逆變器在原有MPPT監測的基礎上，早已實現智能的組串逐串監測。組串監測相較于MPPT監測，對電壓電流的監測精確到了每一個支路組串，用戶可以清晰地查看每一路組串的實時運行數據，如果組串的電壓不一致，則反向證明是哪一個組串的組件塊數不一致，一目了然。

4. 智能I-V曲線掃描診斷

光伏組件I/V曲線指光伏組件的輸出電流與輸出電壓之間存在的一種對應關系的關系，研究人員通過曲線的形式將它表達了出來。

I-V曲線圖

一旦組件發生陰影遮擋、損壞或者接觸不良等情況時，組件和組串的I/V曲線都會發生明顯的變化。

傳統的測試組件的I/V曲線是需要借助專門的測試工具(I/V曲線測試儀和輻照度計等設備)，需將待測試的組串從逆變器上取下，逐一測量，花費時間較長，且耽誤發電。

目前，主流高性能逆變器自身已具備智能I-V曲線掃描及診斷功能，主要的實現原理如下：

⑴ 測量組串開路電壓Voc和短路電流Isc。

⑵ 測量最大功率點電壓Vmpp和電流Impp，峰值功率Pmax。

⑶ 識別光伏組件/陣列缺陷，陰影遮擋，光伏組件灰塵損失，溫升損失、功率衰減，串并聯配置損失等。

有遮擋(左)與無遮擋的I/V曲線掃描對比

5. 智能防PID效應

光伏組件的PID(Potential Induced Degradation)效應，是指組件在長時間工作后性能會逐漸衰減的一種情況。PID效應的直接危害就是大量電荷聚集在電池片表面，使電池表面出現鈍化現象，使得電池組件的填充因子(FF)、開路電壓、短路電流減少。減少太陽能電站的輸出功率，減少發電量，減少了光伏電站的收益。

PID效應容易在潮濕的環境下發生，并且活躍程度與潮濕程度正相關，同時組件表面被導電性、酸性、堿性以及帶有離子的物體的污染程度，也與衰減現象的發生有關。

目前主流組件本身具備防PID效應功能，此外，逆變器也可以附加該功能，通過抬升交流輸出側N線電壓，間接抬升PV負極電壓，使各臺逆變器的PV負極對地電壓接近為0或者稍高于0電位，以達到抑制PID效應的目的。系統中數據采集器與逆變器和外置的防PID模塊連接通訊，自動采集逆變器的負極狀態信息，自動進行抬升調節，從而實現智能防PID功能。

6. 智能風冷

散熱是逆變器一項重要課題，一臺逆變器中集成了上千種電力電子元器件，如果散熱不佳，會嚴重影響逆變器的輸出能力和使用壽命。電子器件的10度法則就是指溫度每升高10℃，器件的壽命就會減小一半。目前逆變器普遍采用智能風冷，逆變器外置高性能風扇，防護等級可達IP67，內置溫度傳感器及驅動電路實時監測器件溫度，并設置合適的閾值。當檢測到溫度超過閾值時，電路自動驅動風扇運行，待溫度回歸正常以后，驅動電路關閉，風扇逐漸停止運行。

7. 智能恢復并網

逆變器之所以能實現自動運行，就是因為它具備智能恢復并網功能。電站的正常運行取決于多種因素，如組串電壓、電網電壓、頻率等，逆變器可能因并網輸出條件不具備而出現待機、故障停機等狀態。而一旦它檢測到各項運行條件正常，則會在自檢(一般20s~5min)后自動恢復并網輸出，不再需要重新調試、重啟等人為操作。

8、智能無功補償

光伏逆變器在通常發電情況下只發有功電量，但實際應用場景中，特別是工商業光伏自發自用的應用場景，負載消耗的電量中不僅包括有功電量，還包括無功電量，電網公司在電費結算時僅收取有功電費，但同時會對功率因數進行考核，如功率因數低于電網公司的要求，電網公司會懲罰性的收取力調電費。工商業業主為了避免力調電費的產生，以往通常是在負載端無功補償裝置，來確保功率因數達標。

但隨著光伏電站的投運，原來的無功補償裝置的補償容量不夠用，需要額外購買無功補償裝置，這時逆變器可通過監測并網點負載端的功率因數，在發有功電量的同時，智能調整功率因數同時發一部分無功電量進行智能無功補償，這樣可以幫用戶節省無功補償裝置的費用，也可以減少無功補償裝置空載損耗的電量。

通過以上內容可以看出，逆變器不愧是光伏電站的中樞和大腦。正是因為有了這些智能功能的保障，光伏電站才得以穩定運行，實現收益最大化。

原文來源：古瑞瓦特

審核編輯 黃昊宇