并网光伏逆变器效率现场试验技术分析

并网光伏逆变器效率现场试验技术分析

作者：刘书强董双丽林荣超

来源：《科技与创新》2016年第14期

摘要：光伏并网逆变器是光伏并网电站的核心设备，其效率是决定光伏并网发电系统整体效率的重要参数。但是，目前，逆变器的性能试验绝大多数是基于实验室环境下的，缺乏并网光伏电站现场的性能试验。针对逆变器的实际运行环境搭建现场试验平台，进行24 h不间断测试，以获取逆变器的全天运行数据，并计算欧洲效率、加州效率和中国效率，从而全面分析逆变器效率。

关键词：逆变器效率；欧洲效率；加州效率；中国效率

中图分类号：TM464 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2016.14.013

随着环境污染和资源枯竭问题的日益突出，近年来，太阳能作为可持续发展的清洁能源得到了世界各国的广泛支持。我国政府也不断加大对光伏产业的支持力度，使得国内光伏并网发电产业迅猛发展。其中，光伏并网逆变器是并网发电系统的核心部件之一，其性能关系着整个光伏并网发电系统的整体效率和质量。如何对其进行全面、有效的试验评估对于光伏并网发电系统中逆变器的选取有重要的技术支撑意义。

目前，国内并网光伏逆变器综合性能测试平台的主要技术方案是：利用光伏电池阵列模拟器模拟光伏电池阵列输出，以便在实验室中完成对光伏逆变器的测试。

然而，实验室环境下的试验是在特定的环境和电网条件下进行的。由于光伏电池阵列模拟器仅能进行离散负载点的模拟，而光伏并网逆变器的实际运行环境会受到辐照强度、温度等连续变量的影响，也会受到电能质量、电网调度、其他电气设施等综合因素的影响，这些都是在实验室中无法模拟出来的。

本文针对并网光伏逆变器实验室环境试验条件下的不足搭建了现场试验平台，24 h连续测试逆变器的运行参数，并计算和分析欧洲效率、加州效率和中国效率。

1 现场试验平台搭建

该试验平台是以佛山某并网光伏电站为基础搭建的，它主要是由三部分构成的，即并网光伏电站、测试设备和数据分析系统。其中，并网光伏电站包括光伏阵列、防雷汇流箱、并网逆变器、变压器和开关站等设备；测试设备包括功率分析仪、气象监控设备；数据分析系统是将功率分析仪采集的数据导出，并通过相应的计算、分析得出结果。整个平台的设计方案如图1所示。

2 效率对比分析

逆变器转化效率是其交流侧输出功率和直流侧输入功率的比值，即：

. （1）

逆变器转化效率主要受到以下2个因素的影响：①将直流电流转换成交流正弦波时，功率半导体发热会造成巨大的损失。②逆变器MPPT的控制算法会影响转换效率。光伏电池阵列的输出电流和电压会随着日照和温度的变化而变化，而逆变器的MPPT算法可以对电流和电压进行最佳控制，使其达到最大的输出功率。也就是说，在最短的时间内找到最佳电力点，转换效率就会越高。

对现场某型号的500 kW光伏并网逆变器进行24 h不间断的数据采集，其转化效率与负载率关系曲线如图2所示。

从图2中可以看出，逆变器的转化效率在负载率的波动比较大时变化比较大，在负载率为60%左右时，逆变器的转化效率最高。不同负载点下的转化效率如表1所示。

2.在24 h测试中，当负载率为6

3.3%时，逆变器效率达到最大值98.7%

在实际应用中，根据太阳能资源的分布情况，可将其分为不同的资源区，在每类资源区中选取有代表性区域，以此分析不同功率区间的年累计发电量。同时，选取相对稳定且能覆盖全功率范围的统计区间，并计算出每段功率分档上的年发电量的权重占比。逆变器不同输入电压下反应不同地区日照资源特征加权总效率的平均值被称为“平均加权总效率”。根据地区的不同，可分为欧洲效率、加州效率和中国效率等。其中，中国效率是在欧洲效率和加州效率取点的基础上，结合中国的光照资源分布建立的模型。

不同加权效率的权重系数如表2、表3、表4所示。

由上述计算结果可知，加州效率最高，中国效率次之，欧洲效率最低。因为逆变器的最大功率负载点在60%左右，而加州效率50%和75%负载点的权重系数比较大，所以，加州效率最高。

3 总结

光伏并网逆变器是并网光伏电站的关键设备之一，其效率对并网光伏电站的整体效率有重要的影响。本文搭建了光伏并网逆变器效率现场试验平台，同时，对试验数据分别进行欧洲效率、加州效率、中国效率的计算，并对比、分析其结果。结果证明，该现场试验平台具备逆变器效率现场试验的能力，它在电站开发和相关科学研究方面发挥着非常重要的作用，测得的相关数据具有一定的参考价值。

参考文献

[1]邹建章，陈乔夫，张长征，等.光伏逆变器综合性能测试平台研究[J].电测与仪表，2010，47（8）：20-23.

[2]中国百科网.两大因素决定光伏逆变器的转换效率[EB/OL].http：///t/37995/2014/0425/ 2116294.html.2014.

[3]王建珍.逆变器的转换效率[EB/OL].http：//wenku.baidu. com/link？url=DxCZ2K SthlvHgldWFt7R7oOoJckT8MYQpfwn

WtK6RES130DScyvdsyHJhld3GeVvCYQnt8lNbl0hDn9BS51x3ClbDcZrdkCBBqMlcR-VLy.2014.

[4]北京鉴衡认证中心，华为技术有限公司，许昌开普电器检测研究院，等.CN-CNCA 光伏并网逆变器中国效率技术条件[S].2014-10-08.

〔编辑：白洁〕