组串式逆变器功率趋势探讨
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光伏并网逆变器，从2009年开始，技术发展日新月异：首先，效率越来越高，最高效率从96%到99%以上;其次，价格越来越低，组串式逆变器从单瓦2元下降到2角，这其中的一个原因是逆变器功率越来越大，逆变器的成本将越来越低。 2013年前，20kW的组串式逆变器已是大功率，2014年开始出现28kW，2015年达到40kW，以后每年以10kW的速度递增，2017年开始进入1500V系统，逆变器也突破100kW，到2019年，更是突破200kW，组串式逆变器最大输出功率到达225kW。光伏行业的人或许在想，组串式逆变器的功率会不会这样一直越做越大，有没有一个极限?
光伏发电行业每一次成功的变革，都有一个清晰的主线逻辑，那就是成本下降效率提升，带动发电度电成本快速下降。从系统上考虑，逆变器单机功率越大，交流电缆和配电柜的成本就越低，所以逆变器的单机功率有上升的需求，但是逆变器的功率还是受到内因和外因的限制，内因是功率器件能否支持，逆变器的散热等技术问题能否解决，外因是逆变器单机功率越大，组件的分布范围就越大，直流电缆的距离越远，线损越大，所以单台逆变器覆盖的组件范围应该有限制，逆变器的单机最大功率也取决于单块组件的功率。组串式逆变器最大功率受到功率器件，线路布置，组件功率的限制。 1 功率器件的限制 功率器件是逆变器最核心的器件，工作时都在高电流电压状态下，容易失效。30kW以下的逆变器，一般都是用分立器件(单管)来设计，随着逆变器功率的增大，而功率器件受到散热的限制，电流不会一直增加下去，是有限的。因此大功率逆变器采用多个器件并联，以增加电流，采用多电平技术，降低单个器件的电压，减少损耗，这样可以让逆变器的功率增大，但同时也带来一个问题，那就是功率器件增多，加大了管理难度，所以大功率逆变器一般采用集成多个分立器件的功率模块来设计。 目前主流的组串式逆变器大都采用TNPC、NPC、ANPC 3种典型的三电平中点钳位拓扑。各有其特点，NPC经典稳定，TNPC 实现低开关损耗，而 ANPC 则具备低寄生电感的优势。1500V的功率模块，普通采用含1200V和950V IGBT芯片。针对 DC-DC 升压模块，1个MPPT 通道可支持最大约 25A 光伏组串输入(2 个组串并联)，各模块都有不同的 MPPT 数、IGBT 额定电流、SiC 二极管额定值，应根据应用所需的 MPPT 数和每路 MPPT 的功率选用适当的模块和模块数。 按照目前的软件控制和工艺设计水平，前级的升压可以做到同时控制5个升压模块，这样最多可以有15路MPPT，光伏最多有30个组串输入。大型电站一般使用72片以上的大组件，1100V系统每路接18块，最多可以接入540块组件，如果是60片的小组件，1500V系统每路接28块，最多可以接入840块组件。 |
