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如何合理选择不同系统电压等级的逆变器？

时间：2023-02-06 22:23:04 点击：次

随着人们对光伏发电站的发电效率的追求日益增高，光伏发电站直流侧的电压也被逐渐抬高，早期600V的逆变器最高直流电压已经被1000V的电压替代，甚至已经被抬高至1100V，1500V甚至更高的电压。毫无疑问，光伏系统中直流侧采用较高的高压，会让线损更低，系统效率更高，所以当前1500V系统方案已成为大型光伏电站的首选。

1500V系统适合于大型光伏发电站，特别是中高压并网的光伏发电站。较高的直流电压不仅线路损耗会大大降低，提高直流侧的效率，高压直流输入的逆变器更适合设计出较高交流电压输出的逆变器，有效的提高交流输出电压等级，降低交流侧线损及变压器低压侧绕组损耗，提高升压变压器的效率以及光伏发电站的整体系统效率。因此，诸如1500V的高压直流系统，十分适合于大型光伏发电系统里应用。

但是过高的直流电压系统也对系统中的其他设备提出了更高的耐压要求和挑战。1500V系统因其直流高电压特性，给系统安全带来更高的要求，要求逆变器、光伏组件、汇流箱等设备的耐压性能，特别是对电缆、开关、接头、的绝缘和耐压要求要达到1500V的相应甚至更高的指标。无形中也会增加电站建设和运行成本。

另外，系统安全问题也会凸显，高压直流更容易在绝缘不好和接触不良的情况下导致电弧和火灾等问题，当出现接头松动，线缆绝缘损坏等问题时，产生的故障影响比较大，发生触电、漏电的事故风险的几率更大，造成的损害也会更加严重。

1500V高压直流系统虽然通过提高直流电压，提高了系统效率，但也会因在一个组件串内串接了更多的组件串而带来更大的组件短板效应失配风险，组件因不均衡衰减导致对整个组串的影响的几率也会增加。

1500V 高压直流系统会导致组件的热斑和PID衰减问题更加严重。PID衰减的主要成因就是光伏组件串电压过高导致的组件内光伏电池与边框之间的高电压差产生的电势诱导对光伏电池发电效率的衰减。PID问题在1000V系统里已经有广泛的表现，当系统电压进一步升高到1500V，这个问题就会更加突出。

随着各种分布式光伏发电站的推广和整县推进计划的实施，越来越多的中小型光伏发电站在各地建起。户用光伏或安装在各种建筑屋顶的光伏发电站是否可采用1500V甚至更高压直流电压的方案呢？

对于大部分分布式光伏发电站的接入电压通常是380V，对于接入220、380V的逆变器而言，无论组件串电压是多少，其逆变器内部都是通过MPPT和DC/DC转换器将直流电压变压并稳定在直流310V左右，然后逆变形成交流电的（图1），过高的光伏组件电压或过低的电压都会造成逆变器内部DC/DC转换器进入降压或升压的状态，因而产生一定的损耗。所以从逆变器转换效率角度而言，光伏逆变器的输入电压应与逆变器的输出接入电压相关。

▲图1. 普通并网逆变器内部结构示意图

我们认为，分布式光伏发电站大部分是户用光伏或安装在各种建筑屋顶的光伏发电站，它们更接近人们的日常生活，通常采用用户侧电网接入，接入电压较低。除了要追求光伏发电站的发电效率外，更重要的是安全，应尽量采用1100V以下的系统方案。应选用启动电压低，MPPT范围宽的高效逆变器。

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