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古瑞瓦特细数光伏逆变器的八大智能功能

光伏电站(系统)中逆【nì】变器【qì】的地位【wèi】举足轻重，一【yī】台无人值守【shǒu】可全自动运行的光【guāng】伏【fú】逆变器究竟有【yǒu】多智能?今天我【wǒ】们来梳理一下。

1. 智能MPPT

MPPT(Maximum Power Point Tracker)技术是【shì】逆变器的核心【xīn】关【guān】键技【jì】术，它是指逆变【biàn】器实时追踪找寻组件【jiàn】(方阵)的最大输出功率【lǜ】的能力【lì】。光伏组件的输【shū】出功率受辐【fú】照、温度等多种因素的影响【xiǎng】，并不总能输出标称的额【é】定功率，逆变器的【de】任【rèn】务就是【shì】实时追踪到每一时刻条件下【xià】组件【jiàn】能【néng】输【shū】出的最【zuì】大功率，最大化【huà】提升发电【diàn】量。

不同辐照度对输出功率的影响

不同温度对输出功率的影响

逆变【biàn】器通过测【cè】量电流、电压【yā】和功率，判断出当前工作点与【yǔ】峰值点的位【wèi】置关【guān】系，智能调节工【gōng】作点电【diàn】压(或电流)，使【shǐ】其向峰值【zhí】功【gōng】率点靠拢【lǒng】，从而使光伏系【xì】统始终保持运行在峰值【zhí】功率点附近。

MPPT追踪原理图

2. 智能防孤岛

逆变器内部置有防【fáng】孤【gū】岛【dǎo】(Anti-Islanding)保护电路，实时智能【néng】侦测所【suǒ】要并入的【de】电网的电压(V)、频率(f)等【děng】信息【xī】，与预【yù】置电【diàn】压【yā】、频率【lǜ】值实时进行比较，如所侦测到的实际值在合理的范围之内，则逆变器【qì】正常工【gōng】作;反之，则根据不同的实测值在相应的时间内断开【kāi】电流，停【tíng】止输出，并报【bào】故障。

防孤岛与低电压穿越本【běn】质上是【shì】相互矛盾的，但在【zài】一些无【wú】人值守的【de】电站或大型地面电站中，又具有【yǒu】某种同时存在的必要和理由【yóu】。国标相关规【guī】定对防【fáng】孤岛保【bǎo】护和【hé】低电压【yā】穿越【yuè】的时间都有规【guī】定，当【dāng】电网出【chū】现故【gù】障时，孤岛【dǎo】即将产生，此时光【guāng】伏系统只要支撑1S左右的时【shí】间等待电【diàn】网恢【huī】复，如果2S后仍未恢复，此时可切出。在此过程中【zhōng】，逆变器始终保【bǎo】持对【duì】电网信息的侦测状态。

3. 智能组串监测

随着技术的发展，逆变【biàn】器在原有MPPT监测的基础上【shàng】，早已实现【xiàn】智【zhì】能的组【zǔ】串【chuàn】逐串监测。组串监测相较于MPPT监测【cè】，对电压【yā】电流的监测【cè】精确到了【le】每【měi】一个【gè】支路组串【chuàn】，用户可以清晰地【dì】查看每一路组串的实时运行【háng】数【shù】据【jù】，如【rú】果组串的电压不【bú】一致，则反向证明是哪一个组串的组件块数不一致，一目了然。

4. 智能I-V曲线扫描诊断

光伏组件I/V曲线指光伏【fú】组【zǔ】件的【de】输【shū】出【chū】电流与【yǔ】输【shū】出电压之间存在【zài】的一【yī】种对应关系【xì】的关系，研究人员通过曲线的形式将它表达【dá】了出来。

I-V曲线图

一旦组【zǔ】件发生阴影遮挡、损坏或【huò】者【zhě】接触【chù】不良等情况【kuàng】时，组件和组串的I/V曲线都会发【fā】生明显【xiǎn】的【de】变化。

传统【tǒng】的测试【shì】组件【jiàn】的I/V曲线是需要【yào】借助【zhù】专门【mén】的测试【shì】工具(I/V曲线测试仪和辐照度计等设备)，需将【jiāng】待测【cè】试的组串从逆变器上【shàng】取下【xià】，逐一测量【liàng】，花费时间较长，且【qiě】耽误发电【diàn】。

目前，主流高性能逆变器自身【shēn】已具备智【zhì】能【néng】I-V曲线扫描及【jí】诊断功能【néng】，主要的【de】实现原理【lǐ】如下：

⑴ 测量组串开路电压Voc和短路电流Isc。

⑵ 测量最大【dà】功率点电压Vmpp和电流【liú】Impp，峰【fēng】值功率Pmax。

⑶ 识别光伏【fú】组件/阵列缺陷，阴【yīn】影遮挡，光伏组件灰尘损失，温升【shēng】损失【shī】、功率【lǜ】衰减【jiǎn】，串并联配置损失等。

有遮挡(左)与无遮挡的I/V曲线扫描对比

5. 智能防PID效应

光伏组件【jiàn】的PID(Potential Induced Degradation)效【xiào】应，是指组【zǔ】件【jiàn】在【zài】长时间【jiān】工作后性【xìng】能会逐渐衰减的一种情况。PID效应的直接危害【hài】就是大量电荷聚集在电池片表【biǎo】面，使【shǐ】电【diàn】池表面出现钝化现象，使得【dé】电池组件的【de】填充因子(FF)、开路电【diàn】压【yā】、短路电流减少。减【jiǎn】少太阳能电站的输出【chū】功率，减【jiǎn】少【shǎo】发电量，减少了【le】光【guāng】伏电站的收益【yì】。

PID效应容易在【zài】潮湿的环境【jìng】下【xià】发【fā】生，并【bìng】且活【huó】跃程度与潮【cháo】湿程【chéng】度正相关，同【tóng】时组件表面被【bèi】导【dǎo】电性、酸性、碱性以及【jí】带有离子的物体的污染程度，也与衰减现象的发【fā】生有关。

目前主【zhǔ】流组件本【běn】身【shēn】具备【bèi】防PID效应功能，此外，逆变器也可【kě】以【yǐ】附加该功【gōng】能，通过抬升交流输出侧N线【xiàn】电【diàn】压，间接抬升PV负极电压【yā】，使各台【tái】逆变器的PV负极对地电压接近为0或者【zhě】稍高于0电位，以达【dá】到抑制PID效【xiào】应的目的。系统中数据采集器【qì】与逆变器和【hé】外【wài】置的防【fáng】PID模块【kuài】连接通讯，自动【dòng】采集逆变器的负【fù】极状态信息【xī】，自动进行抬升调节，从而【ér】实现智能防PID功能【néng】。

6. 智能风冷

散【sàn】热是【shì】逆【nì】变器一项重【chóng】要课题，一台【tái】逆变器中集成了【le】上千种电力【lì】电子【zǐ】元【yuán】器件，如果散热不佳【jiā】，会严【yán】重影响逆变器【qì】的输出能【néng】力和使用寿【shòu】命【mìng】。电【diàn】子器件【jiàn】的10度【dù】法则就是指温度每【měi】升高10℃，器【qì】件的寿命就会【huì】减小一半。目前逆变器普遍采【cǎi】用智【zhì】能风冷【lěng】，逆【nì】变器外置高【gāo】性能风扇，防护等级可【kě】达IP67，内置温度传感器及驱动电路实时监测器件【jiàn】温度，并设置合适的阈值。当检测到温度超【chāo】过阈值时，电路自动驱动风扇【shàn】运行，待温度回归正常以后，驱【qū】动电【diàn】路关闭，风扇逐渐停【tíng】止运行。

7. 智能恢复并网

逆变器之所【suǒ】以能实现自动运行【háng】，就是【shì】因为它具备【bèi】智能恢复并网【wǎng】功能。电站的正常运【yùn】行取决【jué】于多【duō】种因素，如【rú】组【zǔ】串电压、电网电【diàn】压、频【pín】率等，逆变【biàn】器可能因并网输出条件不具备【bèi】而出现待机、故障【zhàng】停【tíng】机等状态。而一【yī】旦【dàn】它检测【cè】到各项运行条件正常【cháng】，则会在自检(一般20s~5min)后自动恢复【fù】并网输出，不【bú】再需要重新调【diào】试、重启等【děng】人为操作【zuò】。

8、智能无功补偿

光伏【fú】逆变【biàn】器在通【tōng】常发【fā】电情况下只发有功【gōng】电量【liàng】，但实际应【yīng】用场景中，特别【bié】是【shì】工商业光【guāng】伏自发自用的应用【yòng】场景，负载消耗的电【diàn】量【liàng】中不仅包括有功电量，还包【bāo】括无功电量，电网公【gōng】司在电费结算时仅收取有功电费，但同【tóng】时会【huì】对功率【lǜ】因数进行【háng】考【kǎo】核，如功【gōng】率因数【shù】低于电网公司【sī】的【de】要【yào】求，电网公司会惩罚【fá】性的收取力调【diào】电【diàn】费。工商业业主为了避免【miǎn】力调电费的【de】产生，以往通【tōng】常是【shì】在负载端无功补偿装置，来确保功【gōng】率因数达标。

但【dàn】随着光伏【fú】电【diàn】站的【de】投运，原来的无功补偿【cháng】装置的补【bǔ】偿容【róng】量不够【gòu】用，需【xū】要【yào】额外【wài】购买无功补偿装置，这时逆变器可通过监测并【bìng】网点负载端的功【gōng】率因【yīn】数，在发有功电量的同时【shí】，智能调整功率【lǜ】因【yīn】数同时发一部分无功电【diàn】量进行智能无功【gōng】补偿，这样可以帮用户节省无功补【bǔ】偿装置的费用，也可以减少无功【gōng】补偿装【zhuāng】置空载【zǎi】损耗的电量。