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古瑞瓦特细数光伏逆变器的八大智能功能

光伏电站(系统)中逆变【biàn】器的地位举足轻重，一【yī】台无人值守可全【quán】自动运【yùn】行的光【guāng】伏逆【nì】变器究竟有【yǒu】多【duō】智能?今天我们【men】来梳理一下。

1. 智能MPPT

MPPT(Maximum Power Point Tracker)技术是逆【nì】变器【qì】的核心关键技术，它是指逆【nì】变器实时追踪找寻【xún】组件(方阵【zhèn】)的最大输出功率的能力。光伏组件的【de】输出【chū】功率受辐照、温度等多种因【yīn】素的影响，并不总能输出【chū】标称的【de】额【é】定功率，逆变器的任务就【jiù】是实时追踪到每一【yī】时【shí】刻条【tiáo】件下组件能输出的【de】最大功率，最大化提升【shēng】发【fā】电量。

不同辐照度对输出功率的影响

不同温度对输出功率的影响

逆【nì】变器通过【guò】测【cè】量电流、电压和【hé】功率【lǜ】，判断出当前工作点与峰值点的位置关系【xì】，智能调节【jiē】工作点电【diàn】压【yā】(或电流【liú】)，使其向峰值功【gōng】率点靠拢，从而使光伏系统始【shǐ】终保【bǎo】持运行在峰值功率点附近。

MPPT追踪原理图

2. 智能防孤岛

逆【nì】变器内部【bù】置有防【fáng】孤岛(Anti-Islanding)保护电路，实时智能【néng】侦测所要【yào】并【bìng】入的电【diàn】网的电【diàn】压(V)、频率(f)等信息，与预置【zhì】电压、频率值实时进行比【bǐ】较，如所侦测【cè】到的【de】实际值【zhí】在【zài】合理的【de】范围之内，则逆变器正常工作;反之，则根据不【bú】同的实测值在相应的时间内断开电流，停止输出，并报故障【zhàng】。

防孤【gū】岛与【yǔ】低电压穿【chuān】越【yuè】本质上是相互矛盾的【de】，但在一些无【wú】人值守的电【diàn】站或大型地面电站中，又具有某种同【tóng】时存【cún】在【zài】的必要和【hé】理由。国标相关规定对【duì】防孤岛保【bǎo】护和低【dī】电压穿越的时间【jiān】都有规定，当电网出现故障【zhàng】时，孤岛即将产生，此时光【guāng】伏系统只要支撑1S左【zuǒ】右的时间等待电网恢复，如果【guǒ】2S后【hòu】仍未恢复，此时可切出。在此过【guò】程中，逆【nì】变器始终保持对【duì】电网信【xìn】息的【de】侦测状态。

3. 智能组串监测

随着技【jì】术的发展【zhǎn】，逆变器在原有MPPT监测的基础上，早已实现智能的【de】组串逐串监测【cè】。组串监测【cè】相较于MPPT监测，对电压电【diàn】流的监测精确到了每一【yī】个支【zhī】路组串，用户可【kě】以清【qīng】晰地【dì】查看每一路组【zǔ】串【chuàn】的实【shí】时【shí】运行数据，如果组串的【de】电压不一致，则反向证明是哪一个组【zǔ】串的组件块数【shù】不一致【zhì】，一目【mù】了然。

4. 智能I-V曲线扫描诊断

光【guāng】伏组件I/V曲【qǔ】线指【zhǐ】光伏组件【jiàn】的【de】输出电流【liú】与输出电压之【zhī】间存在的一种对应关系的关系，研究人【rén】员通过曲线的形式【shì】将它【tā】表【biǎo】达了出来。

I-V曲线图

一旦组件发【fā】生阴影遮挡、损坏【huài】或者接触不良【liáng】等情况时【shí】，组【zǔ】件和组串的I/V曲【qǔ】线都会发生明显的变化【huà】。

传统的测试组件的【de】I/V曲线是需要【yào】借【jiè】助专门的测试工具(I/V曲线测试仪和辐照【zhào】度【dù】计【jì】等设备)，需将待测【cè】试的组串从逆变器【qì】上取下，逐一【yī】测量【liàng】，花费【fèi】时间较【jiào】长，且耽误发电。

目【mù】前，主流高性【xìng】能逆【nì】变器自身已具备【bèi】智能【néng】I-V曲线扫描及诊【zhěn】断功能，主要的实【shí】现原【yuán】理如下：

⑴ 测量组串开路电压Voc和短路电流Isc。

⑵ 测量最大功率【lǜ】点电压【yā】Vmpp和【hé】电流【liú】Impp，峰值功率【lǜ】Pmax。

⑶ 识别光伏组件【jiàn】/阵【zhèn】列缺陷，阴影遮挡，光伏组件灰尘损失，温升损失、功率衰减【jiǎn】，串并【bìng】联【lián】配置损【sǔn】失【shī】等。

有遮挡(左)与无遮挡的I/V曲线扫描对比

5. 智能防PID效应

光伏组【zǔ】件的PID(Potential Induced Degradation)效应，是指组件在长【zhǎng】时间工作后性能会逐渐衰减的一种情况。PID效应【yīng】的直【zhí】接危害【hài】就【jiù】是大【dà】量电荷聚集在电池片【piàn】表面，使电【diàn】池表面【miàn】出现钝化现象【xiàng】，使得【dé】电【diàn】池组件的填充因子【zǐ】(FF)、开路电压、短路【lù】电流减少。减【jiǎn】少太阳能电【diàn】站的【de】输出功率，减少发电量【liàng】，减少了光【guāng】伏电【diàn】站的收益。

PID效应容易在【zài】潮湿的环境下发生【shēng】，并且活跃程度与【yǔ】潮湿【shī】程度【dù】正【zhèng】相关，同时组【zǔ】件表【biǎo】面被导【dǎo】电性、酸性、碱性以及带有离子的物体的污【wū】染程度，也【yě】与衰减现象的发生有关【guān】。

目前主流组件本身具备防【fáng】PID效应功能，此【cǐ】外【wài】，逆变器也可以附加该功能，通过抬升交流【liú】输出【chū】侧【cè】N线电【diàn】压，间接抬【tái】升PV负【fù】极【jí】电【diàn】压，使各台逆变器的PV负极对地【dì】电压接【jiē】近为0或者稍高于0电位，以达到抑制PID效应的【de】目的。系统中数据【jù】采集器与逆变器和外置的防【fáng】PID模【mó】块连接【jiē】通讯，自动采集逆变【biàn】器的负极【jí】状态【tài】信息，自动【dòng】进行抬升调节，从而【ér】实现智能防PID功能。

6. 智能风冷

散热是逆变器一项【xiàng】重要课题【tí】，一台逆变器中集【jí】成【chéng】了上千【qiān】种电力电子元【yuán】器件，如果散【sàn】热不【bú】佳【jiā】，会严【yán】重影响【xiǎng】逆变器的输出能【néng】力【lì】和使用【yòng】寿命。电子器件的10度法则【zé】就是【shì】指温度每升高10℃，器件的寿命就会减【jiǎn】小一半。目前【qián】逆变【biàn】器【qì】普遍采用智能风冷，逆【nì】变器外置高性能风扇，防护等级可达IP67，内置温度传【chuán】感器【qì】及驱【qū】动电路实时监【jiān】测【cè】器【qì】件温度，并设置【zhì】合适的阈值。当检测到【dào】温度超过阈值时，电路自动驱动风扇【shàn】运行，待温【wēn】度【dù】回归正常【cháng】以【yǐ】后，驱动电路关闭，风扇逐渐停止运行。

7. 智能恢复并网

逆【nì】变【biàn】器之所以能【néng】实现自动运行，就是因为它具备智能恢【huī】复并网功【gōng】能。电站的正常运行【háng】取【qǔ】决于多种因【yīn】素，如组串电压、电网电压、频率等，逆变器可能【néng】因并【bìng】网【wǎng】输出条件不具备而【ér】出现待【dài】机、故障停机等【děng】状【zhuàng】态。而一旦它检【jiǎn】测到【dào】各项运【yùn】行条件【jiàn】正常，则【zé】会【huì】在自检【jiǎn】(一【yī】般20s~5min)后自动恢复并网输出，不再需要重新调试、重启等人为【wéi】操作。

8、智能无功补偿

光伏逆【nì】变器在通【tōng】常发电情况下只发有功电量【liàng】，但实【shí】际应用场【chǎng】景中【zhōng】，特别是工商业光【guāng】伏【fú】自发【fā】自用的应用场景，负载消耗的电【diàn】量中不仅包【bāo】括有【yǒu】功电量，还包【bāo】括无功电量，电网公司在电费结算时仅收【shōu】取有功【gōng】电【diàn】费，但同时会对功率因数进行考核，如功率因数低于电网公司的要求，电网公【gōng】司会惩罚【fá】性的【de】收取力调【diào】电费【fèi】。工商【shāng】业业主为【wéi】了【le】避【bì】免力调电费的产生，以往【wǎng】通【tōng】常是在负载端无功补【bǔ】偿装置，来确保功率【lǜ】因数达标。

但随着【zhe】光伏电站【zhàn】的投运，原来的无功补偿【cháng】装【zhuāng】置的补偿容量不够用，需要额外【wài】购买无功补【bǔ】偿装置，这时逆【nì】变器【qì】可通过监【jiān】测并【bìng】网点【diǎn】负载端的功率因数，在发【fā】有功【gōng】电量的同时，智能调整功【gōng】率【lǜ】因数【shù】同时发一部分无功电【diàn】量进行智能无功【gōng】补偿，这【zhè】样可以【yǐ】帮用户节省无功补偿装置的费用，也【yě】可以减少【shǎo】无功【gōng】补偿装置空载损耗的【de】电【diàn】量。