Будучи основним обладнанням фотоелектричних систем генерації електроенергії, інвертори використовуються для перетворення змінної напруги постійного струму, що генерується фотоелектричними модулями, у потужність змінного струму на частоті мережі, що є одним із важливих системних балансів у системах фотоелектричних масивів. В даний час поширеними інверторами на ринку є централізовані інвертори, струнні інвертори та мікроінвертори. Нижче ми порівняємо та проаналізуємо ці три типи інверторів.
1 Централізований інвертор
Інверторна технологія — це підключення кількох паралельних фотоелектричних ліній до вхідного терміналу постійного струму одного централізованого інвертора. Як правило, трифазні силові модулі IGBT використовуються для систем великої потужності, а польові транзистори використовуються для систем малої потужності. У той же час контролери перетворення DSP використовуються для підвищення якості генерованої електричної енергії, роблячи її дуже близькою до синусоїдального струму. Зазвичай він використовується у великих фотоелектричних системах потужністю понад 10 кВт.
Централізовані інвертори зазвичай використовуються у великих системах виробництва електроенергії, таких як фабрики, пустельні електростанції та наземні електростанції з рівномірним сонячним світлом. Загальна потужність системи велика, зазвичай перевищує рівень мегават.
Основні переваги:
1. Кількість інверторів невелика, що полегшує керування;
2. Інвертор має малу кількість комплектуючих і високу надійність;
3. Низький вміст гармонік, низька складова постійного струму та висока якість електроенергії;
4. Інвертор має високу інтеграцію, високу щільність потужності та низьку вартість;
5. Інвертор має повні функції захисту та високу безпеку електростанції;
6. Він має функцію регулювання коефіцієнта потужності та функцію низької напруги, з хорошою продуктивністю регулювання мережі.
Основні недоліки:
1. Висока частота несправностей комбайнера постійного струму, що впливає на всю систему;
2. Діапазон напруг MPPT централізованих інверторів вузький, зазвичай 450-820В, а конфігурація компонентів не є гнучкою. Час вироблення електроенергії короткий в районах з хмарною та туманною погодою;
3. Встановлення та розгортання інверторних машинних приміщень складно і вимагає спеціальних машинних приміщень та обладнання;
4. Сам інвертор споживає багато електроенергії, а вентиляція та розсіювання тепла в комп’ютерній кімнаті споживають багато електроенергії, що робить обслуговування системи відносно складним;
5. У централізованій інверторній системі, підключеній до мережі, масив компонентів досягає інвертора через два місця злиття. Функція відстеження максимальної потужності (MPPT) інвертора не може контролювати роботу кожного компонента, тому неможливо підтримувати оптимальну робочу точку кожного компонента. Коли компонент виходить з ладу або блокується тінями, це вплине на ефективність виробництва електроенергії всієї системи;
6. У централізованій інверторній системі, підключеній до мережі, немає можливості резервування. У разі відключення через несправність вся система перестане виробляти електроенергію.
2 струнний інвертор
Струнний інвертор базується на модульній концепції, де кожна фотоелектрична ланка (1-5 кВт) проходить через інвертор із відстеженням максимального піку потужності на кінці постійного струму та паралельним підключенням до мережі на кінці змінного струму. Сьогодні він став найпопулярнішим інвертором на міжнародному ринку.
Струнні інвертори в основному використовуються для малих і середніх дахових фотоелектричних систем виробництва електроенергії та невеликих наземних електростанцій.
Основні переваги:
1. Струнний інвертор має модульну конструкцію, кожна фотоелектрична ланцюг відповідає інвертору. Кінець постійного струму має функцію відстеження максимальної потужності, а кінець змінного струму підключається паралельно до мережі. Його перевага полягає в тому, що на нього не впливають відмінності модулів між струнами та тіньові перешкоди, одночасно зменшуючи невідповідність між оптимальною робочою точкою фотоелектричних модулів та інвертором, а також максимізуючи виробництво електроенергії;
2. Діапазон напруги MPPT струнних інверторів широкий, зазвичай коливається від 250-800В. Компонентконфігурація nt є більш гнучкою, а час вироблення електроенергії довше в районах з хмарною та туманною погодою;
3. Мережевий інвертор струнного типу має невеликий об’єм, малу вагу та його дуже легко транспортувати та встановлювати. Для цього не потрібні професійні інструменти та обладнання, а також спеціальна роздавальна кімната. Це може спростити будівництво та зменшити зайнятість землі в різних сферах застосування. Для з’єднання ліній постійного струму також не потрібні об’єднувальні блоки постійного струму або розподільні шафи постійного струму. Струнний тип також має такі переваги, як низьке споживання електроенергії, мінімальний вплив несправності та легка заміна та обслуговування.
Основні недоліки:
1. Існує багато електронних компонентів із силовими і сигнальними ланцюгами на одній платі, що ускладнює проектування та виготовлення та дещо менш надійно;
2. Електричний проміжок силових пристроїв невеликий, що робить їх непридатними для високогірних районів і зовнішньої установки. Вплив вітру та сонця може легко спричинити старіння корпусу та радіатора;
3. Без конструкції ізоляційного трансформатора електрична безпека дещо низька і не підходить для негативної системи заземлення тонкоплівкових компонентів. Компонент постійного струму великий і має значний вплив на енергосистему;
4. Коли декілька інверторів з’єднані паралельно, загальна гармоніка висока, а THDI одного інвертора можна контролювати до рівня понад 2%. Однак, якщо більше 40 інверторів підключено паралельно, загальна гармоніка буде накладатися, і її буде важко придушити;
5. З великою кількістю інверторів загальна частота відмов збільшиться, що ускладнить моніторинг системи;
6. Без автоматичних вимикачів постійного струму та змінного струму, а також без запобіжників постійного струму непросто відключити систему, коли система працює несправно;
7. Один інвертор може досягти нульової напруги за допомогою функції, але коли кілька машин підключено паралельно, важко досягти нульової напруги за допомогою функції, регулювання реактивної потужності, регулювання активної потужності та інших функцій.
3 мікроінвертор
Мікроінвертори можуть досягти максимального відстеження точки потужності на рівні панелі з перевагами перед центральними інверторами. Це може оптимізувати вихідну потужність кожного модуля для максимізації загальної вихідної потужності.
Основні переваги:
1. Якщо один або навіть кілька модулів виходять з ладу, система може продовжувати забезпечувати електроенергією мережу з високою доступністю; Кілька резервних модулів можна додатково налаштувати для підвищення надійності системи;
2. Гнучка конфігурація, що дозволяє користувачам встановлювати фотоелектричні елементи відповідно до їх фінансових можливостей на внутрішньому ринку;
3. Ефективно зменшити вплив тіней, викликаних локальним маскуванням, на вихідну потужність;
4. Відсутність електроенергії високої напруги, безпечніша, простіша та швидша установка, нижчі витрати на технічне обслуговування та встановлення, а також зменшена залежність від постачальників послуг із встановлення;
5. Збільшуючи генерацію електроенергії кожним модулем інвертора та відстежуючи максимальну потужність, можна відстежувати максимальну точку потужності окремого компонента, що може значно збільшити генерацію електроенергії фотоелектричною системою на 25%.
Основні недоліки:
1. Сценарії застосування мікроінверторів загалом підходять для домогосподарств на даху, але їх застосування обмежене;
2. Вартість мікроінверторів відносно вища порівняно з централізованими інверторами та струнними інверторами.
Завдяки порівняльному аналізу струнні інвертори мають переваги перед централізованими інверторами та мікроінверторами з точки зору частоти відмов, безпеки системи та витрат на експлуатацію та обслуговування. Вони мають кращу надійність системи та можуть забезпечити тривалу безпечну та надійну роботу електростанцій.