光伏并網(wǎng)微型逆變器的分析

摘要：微型逆變器是太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)微型逆變器的簡(jiǎn)稱。太陽(yáng)能光伏微型逆變器是太陽(yáng)能電池板上用于將直流電轉(zhuǎn)化成交流電的裝置。所謂的微型，是指太陽(yáng)能接收板的每個(gè)電池模塊都裝有相對(duì)應(yīng)的單一逆變器，稱之為微型逆變器。現(xiàn)微型逆變器的已經(jīng)得到了一定程度的開(kāi)發(fā)和利用，文章就微型逆變器的技術(shù)、市場(chǎng)、前景等展開(kāi)一系列探討和分析。

關(guān)鍵詞：微型逆變器；太陽(yáng)能；分析

1 技術(shù)分析

1.1 高效率的變換技術(shù)

為了減小微逆變器的大小，則必須要加快逆變器的開(kāi)關(guān)頻率，但開(kāi)關(guān)頻率過(guò)高又會(huì)致使開(kāi)關(guān)損耗的上升以及變換效率的下降，因而，減小體積與提高效率是相互矛盾的。使用高頻軟開(kāi)關(guān)可以較好地解決這個(gè)問(wèn)題，軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是一種既不增加開(kāi)關(guān)損耗又可以提高開(kāi)關(guān)效率的技術(shù)。由此可見(jiàn)，研制和開(kāi)發(fā)一種合適的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，并將其與實(shí)際的微型逆變器的結(jié)構(gòu)拓?fù)湎嗯浜希俏⑿湍孀兤髟陂_(kāi)發(fā)和使用過(guò)程中必須引起足夠重視的核心問(wèn)題。

1.2 并網(wǎng)中電流的控制技術(shù)

以往的集中式的光伏逆變器通常運(yùn)用電流閉環(huán)控制技術(shù)，以保障計(jì)入電網(wǎng)的電流跟電網(wǎng)的電壓同頻率同相位，從而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)的高質(zhì)量、高效率，比如可采用PID控制算法、滯環(huán)比較控制、比例諧振控制以及可預(yù)測(cè)的電流重復(fù)控制等技術(shù)，并且以上技術(shù)都需要使用霍爾電流元件來(lái)實(shí)現(xiàn)其基本功能。

微型逆變器的小功率特點(diǎn)使得要想實(shí)現(xiàn)低成本、高效率而且體積微型化，得到一種開(kāi)發(fā)此種并網(wǎng)電流控制技術(shù)又是一解決此問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)。

1.3 高效率、低成本的最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)

太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)化效率、逆變器的轉(zhuǎn)化效率以及MPPT的效率三者的乘積共同構(gòu)成了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的效率，其中的核心為高效率的點(diǎn)跟蹤技術(shù)即MPPT，它對(duì)提高效率和降低成本起到了重中之重的作用。

有幾種常用的MPPT方法，像短路電流法、擾動(dòng)觀察法、爬山計(jì)算法、增量電導(dǎo)法、開(kāi)路電壓法以及通過(guò)模糊控制、網(wǎng)絡(luò)控制得來(lái)的智能控制跟蹤技術(shù)等，以上方法均要檢測(cè)得知其輸出端的電流與電壓，從而計(jì)算得功率的大小。由于逆變器的輸入端電壓很低，所以該端的電流很大，為了避免對(duì)微型逆變器的整機(jī)效率造成不必要的影響，不能使用普通的電阻檢測(cè)裝置，又使用霍爾元件雖然效果較好，但是成本和設(shè)備體積成為其限制因素，故開(kāi)發(fā)使用新型的MPPT技術(shù)是解決以上問(wèn)題的最佳方法，也是發(fā)展該行業(yè)領(lǐng)域的必經(jīng)之路。

2 市場(chǎng)分析

微型逆變器在全球化的逆變市場(chǎng)中目前占有的份額并不大，微型逆變器以及其MPPT技術(shù)的發(fā)展必將帶動(dòng)該新型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，2010年到15年的增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)可達(dá)百分之七十以上的供貨量便有望超過(guò)現(xiàn)有逆變器。美國(guó)iSuppli預(yù)測(cè)，原有逆變器的供貨量2012年為130萬(wàn)～140萬(wàn)臺(tái)，而微型逆變器和微型轉(zhuǎn)換器的合計(jì)供貨量2012年將達(dá)到約800萬(wàn)臺(tái)。目前美國(guó)已有風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)等多家企業(yè)對(duì)微型逆變器和微型轉(zhuǎn)換器展開(kāi)開(kāi)發(fā)。

根據(jù)AlbertoGuerra的推測(cè)，將來(lái)的發(fā)展中，太陽(yáng)能的市場(chǎng)前景比較樂(lè)觀，預(yù)計(jì)可提高兩成到三成。與此同時(shí)，生產(chǎn)成本導(dǎo)致的產(chǎn)品價(jià)格也會(huì)大幅減少。因?yàn)槟孀兤鞯纳a(chǎn)成本在全部系統(tǒng)中所占的份額比較重，故廣闊的市場(chǎng)需求使其產(chǎn)品價(jià)格會(huì)得到更多的支持。

當(dāng)前集中式的逆變器的效率已達(dá)九成五以上，為使效率得到進(jìn)一步提高，則不僅要在制造工藝上下功夫，創(chuàng)新型的新材料也是需要引起更多的關(guān)注。另外，傳統(tǒng)逆變器的開(kāi)發(fā)人員碰到的問(wèn)題跟微型逆變器和轉(zhuǎn)換裝置的開(kāi)發(fā)人員碰到的問(wèn)題不一致。對(duì)于前者，由于有多個(gè)功率的轉(zhuǎn)換級(jí)別與通信方式的需要，設(shè)計(jì)者主要考慮的是通過(guò)某種控制手段來(lái)調(diào)節(jié)這些轉(zhuǎn)換級(jí)別與通信方式，創(chuàng)造出適合的輔助產(chǎn)品方案并制作出廠，從而達(dá)到所預(yù)期的控制目的。在實(shí)際應(yīng)用中，光伏逆變器逐漸面臨著其他方面的挑戰(zhàn)，比如高效的并網(wǎng)要求、高質(zhì)量的電能、電磁兼容性和穩(wěn)定性考慮以及各種保護(hù)措施的配置等。為此，設(shè)計(jì)者必須熟悉各個(gè)與其有關(guān)的領(lǐng)域的研究，并因地制宜地進(jìn)行實(shí)地分析，從而推出最適合的市場(chǎng)產(chǎn)品，以滿足不同條件下的各類(lèi)需求。

3 前景分析

光伏逆變器以提高效率為先。效率是微型逆變器發(fā)展的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，也是最基本的核心問(wèn)題，效率是保證效益的基礎(chǔ)，是實(shí)用性和長(zhǎng)遠(yuǎn)性的保證。但由于太陽(yáng)能電池板的型號(hào)不同，功率的輸出轉(zhuǎn)換大小也差異很大，因此，為提供高效的轉(zhuǎn)化率，針對(duì)不同大小的設(shè)備，要相應(yīng)配備不同的三相或者單項(xiàng)逆變?cè)O(shè)備。近年來(lái)由此發(fā)展起來(lái)的單片微型逆變器也愈發(fā)變得炙手可熱，市場(chǎng)需求量將會(huì)進(jìn)一步增大。根據(jù)權(quán)威的報(bào)告顯示，“2010年逆變器的出貨量超過(guò)20GW”，巨大的出貨量也預(yù)示著逆變器的市場(chǎng)前景的廣闊，在未來(lái)十幾年中，其生命力必將得到進(jìn)一步的發(fā)掘。另有調(diào)研結(jié)果顯示，“到2014年，球太陽(yáng)能逆變器的出貨量可望超過(guò)2330萬(wàn)臺(tái)，與2010年的260萬(wàn)臺(tái)出貨規(guī)模相較，可望擴(kuò)大至9倍之多。”可見(jiàn)，光伏市場(chǎng)被社會(huì)的認(rèn)可程度也在大幅度的提高。

總體來(lái)看，逆變器的市場(chǎng)形勢(shì)比較樂(lè)觀，而微型逆變器隨著其不斷地推廣和使用，必將成為光伏市場(chǎng)的寵兒，同時(shí)隨著生產(chǎn)成本以及價(jià)格的降低，其不久也會(huì)成為民用市場(chǎng)的核心產(chǎn)品。

4 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)論從逆變器的技術(shù)還是市場(chǎng)方向來(lái)看，這都是一項(xiàng)有潛力、有未來(lái)，并且也需要得到更多重視和研究的領(lǐng)域，相信不久的將來(lái)，光伏逆變的概念必將會(huì)深入人心，微型逆變器的發(fā)展也將會(huì)引起世界能源結(jié)構(gòu)體系的一次重大的變革。

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