Fiind echipamentul central al sistemelor de generare a energiei fotovoltaice, invertoarele sunt utilizate pentru a converti tensiunea variabilă de curent continuu generată de modulele fotovoltaice în curent alternativ la frecvența rețelei, care este unul dintre echilibrele importante ale sistemului în sistemele fotovoltaice. În prezent, invertoarele comune de pe piață sunt invertoarele centralizate, invertoarele șir și microinvertoarele. Mai jos, vom compara și analiza aceste trei tipuri de invertoare.
1 Invertor centralizat
Tehnologia invertorului este conectarea mai multor șiruri fotovoltaice paralele la borna de intrare DC a aceluiași invertor centralizat. În general, modulele de putere IGBT trifazate sunt utilizate pentru sistemele de mare putere, iar tranzistoarele cu efect de câmp sunt utilizate pentru sistemele de putere redusă. În același timp, controlerele de conversie DSP sunt folosite pentru a îmbunătăți calitatea energiei electrice generate, făcând-o foarte aproape de curentul sinusoid. Este utilizat în general în sisteme mari de centrale fotovoltaice mai mari de 10KW.
Invertoarele centralizate sunt utilizate în general în sistemele de generare a energiei la scară largă, cum ar fi fabrici, centrale electrice din deșert și centrale electrice de la sol cu lumină solară uniformă. Puterea totală a sistemului este mare, de obicei peste nivelul de megawați.
Principalele avantaje sunt:
1. Numărul de invertoare este mic, fiind ușor de gestionat;
2. Invertorul are un număr mic de componente și fiabilitate ridicată;
3. Conținut scăzut de armonici, componentă DC scăzută și calitate ridicată a puterii;
4. Invertorul are o integrare ridicată, o densitate mare de putere și un cost scăzut;
5. Invertorul are funcții complete de protecție și siguranță ridicată a centralei;
6. Are funcție de reglare a factorului de putere și funcție de rulare de joasă tensiune, cu performanță bună de reglare a rețelei.
Principalele dezavantaje sunt:
1. Rata de defecțiune a casetei de combinare DC este mare, ceea ce afectează întregul sistem;
2. Intervalul de tensiune MPPT al invertoarelor centralizate este îngust, în general 450-820V, iar configurația componentelor nu este flexibilă. Timpul de generare a energiei este scurt în zonele cu vreme înnorată și ceață;
3. Instalarea și desfășurarea camerelor de mașini cu invertor sunt dificile și necesită săli de mașini și echipamente dedicate;
4. Invertorul în sine consumă multă putere, iar ventilația și disiparea căldurii din sala calculatoarelor consumă multă energie electrică, făcând întreținerea sistemului relativ complexă;
5. Într-un sistem invertor centralizat conectat la rețea, matricea de componente ajunge la invertor prin două confluențe. Funcția de urmărire a puterii maxime (MPPT) a invertorului nu poate monitoriza funcționarea fiecărei componente, astfel încât este imposibil să păstrați fiecare componentă la punctul optim de lucru. Când o componentă defectează sau este blocată de umbre, aceasta va afecta eficiența de generare a energiei a întregului sistem;
6. Nu există capacitate de redundanță în sistemul invertor centralizat conectat la rețea. În cazul unei opriri defectuoase, întregul sistem nu va mai genera energie electrică.
Invertor cu 2 șiruri
Invertorul șir se bazează pe conceptul modular, în care fiecare șir fotovoltaic (1-5kw) trece printr-un invertor cu urmărire maximă a vârfului de putere la capătul DC și conexiune la rețea paralelă la capătul AC. A devenit cel mai popular invertor de pe piața internațională astăzi.
Invertoarele de tip șir sunt utilizate în principal pentru sistemele fotovoltaice de generare a energiei fotovoltaice de dimensiuni mici și mijlocii și centralele electrice terestre mici.
Principalele avantaje sunt:
1. Invertorul șir adoptă un design modular, fiecare șir fotovoltaic corespunzător unui invertor. Capătul DC are funcție de urmărire a puterii maxime, iar capătul AC este conectat în paralel la rețea. Avantajul său este că nu este afectat de diferențele de module dintre șiruri și obstrucția umbrei, reducând în același timp nepotrivirea dintre punctul optim de funcționare al modulelor fotovoltaice și invertor și maximizând generarea de energie;
2. Intervalul de tensiune MPPT al invertoarelor șir este larg, variind în general de la 250-800V. Componentaconfigurația nt este mai flexibilă, iar timpul de generare a energiei este mai lung în zonele cu vreme înnorată și ceață;
3. Invertorul conectat la rețea de tip șir are un volum mic, greutate redusă și este foarte ușor de transportat și instalat. Nu necesită instrumente și echipamente profesionale și nici nu necesită o cameră de distribuție dedicată. Poate simplifica construcția și reduce ocuparea terenului în diverse aplicații. De asemenea, conexiunile la linia de curent continuu nu necesită cutii de combinare CC sau dulapuri de distribuție CC. Tipul de șir are, de asemenea, avantaje, cum ar fi consumul redus de energie, impactul minim al defecțiunii și înlocuirea și întreținerea ușoară.
Principalele dezavantaje sunt:
1. Există multe componente electronice, cu dispozitive de alimentare și circuite de semnal pe aceeași placă, ceea ce face dificilă proiectarea și fabricarea și puțin mai puțin fiabile;
2. Distanța electrică a dispozitivelor de alimentare este mică, ceea ce le face nepotrivite pentru zonele de mare altitudine și pentru instalarea în aer liber. Expunerea la vânt și la soare poate cauza cu ușurință îmbătrânirea carcasei și a radiatorului;
3. Fără un design de transformator de izolare, siguranța electrică este ușor slabă și nu este potrivită pentru sistemul de împământare negativ al componentelor cu peliculă subțire. Componenta DC este mare și are un impact semnificativ asupra rețelei electrice;
4. Când mai multe invertoare sunt conectate în paralel, armonica totală este ridicată, iar THDI-ul unui singur invertor poate fi controlat la peste 2%. Cu toate acestea, dacă sunt conectate mai mult de 40 de invertoare în paralel, armonica totală va fi suprapusă și greu de suprimat;
5. Cu un număr mare de invertoare, rata totală de eșec va crește, ceea ce face dificilă monitorizarea sistemului;
6. Fără întreruptoare DC și întreruptoare AC și fără siguranțe DC, nu este ușor să deconectați atunci când sistemul funcționează defectuos;
7. Un singur invertor poate realiza funcția de rulare cu tensiune zero, dar atunci când mai multe mașini sunt conectate în paralel, este dificil să se obțină funcția de rulare cu tensiune zero, reglarea puterii reactive, reglarea puterii active și alte funcții.
3 Micro invertor
Microinvertoarele pot realiza urmărirea maximă a punctului de putere la nivelul panoului, cu avantaje față de invertoarele centrale. Acest lucru poate optimiza puterea de ieșire a fiecărui modul pentru a maximiza puterea totală de ieșire.
Principalele avantaje sunt:
1. Atunci când unul sau chiar mai multe module eșuează, sistemul poate continua să furnizeze energie electrică rețelei cu disponibilitate ridicată; Opțional pot fi configurate mai multe module redundante pentru a îmbunătăți fiabilitatea sistemului;
2. Configurație flexibilă, permițând utilizatorilor să instaleze celule fotovoltaice în funcție de capacitatea lor financiară pe piața de origine;
3. Reduceți efectiv impactul umbrelor cauzate de mascarea locală asupra puterii de ieșire;
4. Fără electricitate de înaltă tensiune, instalare mai sigură, mai simplă și mai rapidă, costuri mai mici de întreținere și instalare și dependență redusă de furnizorii de servicii de instalare;
5. Prin creșterea producției de energie a fiecărui modul invertor și urmărirea puterii maxime, se poate urmări punctul de putere maximă al unei singure componente, ceea ce poate crește foarte mult generarea de energie a sistemului fotovoltaic cu 25%.
Principalele dezavantaje sunt:
1. Scenariile de aplicare ale microinvertoarelor sunt în general potrivite pentru gospodăriile de pe acoperiș, dar aplicațiile lor sunt limitate;
2. Costul microinvertoarelor este relativ mai mare în comparație cu invertoarele centralizate și invertoarele string.
Prin analiza comparativă, invertoarele string au avantaje față de invertoarele centralizate și microinvertoarele în ceea ce privește rata de defecțiuni, siguranța sistemului și costurile de operare și întreținere. Au o fiabilitate mai bună a sistemului și pot asigura funcționarea sigură și fiabilă pe termen lung a centralelor electrice.