浅谈“非主流”光伏技术（九）：组件和逆变器的搭配

前言

在与很多设计院进行技术交流时发现，设计人员在逆变器和组件的匹配上还是略显保守；有的直接按照厂家所谓的“超配”系数来设计组件串并联。在笔者看来这样的设计并不科学。本文就如何配置组件和逆变器展开讨论。

1．组件的测试条件

我们在组件厂家提供的参数表中看到的260W／305W／310W／315W等都是STC下测得的数据。STC是世界公认的地面光伏组件标准测试条件

AM＝1．5；1000W／㎡；25oC。

其中

AM指air－mass（大气品质），定义是Path－length through the atmosphere relative to vertical thickness of the atmosphere，有一种解释是光线通过大气的实际距离比上大气的垂直厚度。AM1．5，即指光线通过大气的实际距离为大气垂直厚度的1．5倍。

这里需要着重阐述一下

大气质量为零的状态（AM＝0），指得是在地球外空间接收太阳光的情况，适用于人造卫星和宇宙飞船等应用场合。太阳光在其到达地球的平均距离处的自由空间中的辐射强度被定义为太阳能常数，取值为1367W／m2

大气质量为1的状态（AM＝1），是指太阳光直接垂直照射到地球表面的情况，其入射光功率为925W／m2。相当于晴朗夏日在海平面上所承受的太阳光。这两者的区别在于大气对太阳光的衰减，主要包括臭氧层对紫外线的吸收、水蒸气对红外线的吸收以及大气中尘埃和悬浮物的散射等。

AM和太阳能功率是反比关系，AM越大说明大气中的尘埃、悬浮物、水汽越多，对太阳能量的吸收、散射、折射越多。雾霾天里AM的数值可能到4－5．

以上两张图不作赘述，不同天气不同温度，同样一块组件的实际输出功率也是不一样的。所以厂家的参数表里面同时也提供了NOCT这个数据。

（Nominal Operating Cell Temperature）太阳电池标称工作温度。NOCT同样也给了设计人员一定的参考。

2．逆变器认识的一些误区

一台40kW的逆变器的参数手册上说最大直流输入功率44kW，这是什么意思？是直流侧的输入不能超过44KW么？如果超过了会怎么样？

对于第一个问题，这个最大的直流输入功率为44KW，是指，逆变器的最大承受的直流功率为44KW，不能再超过这个值。在配置电池板的时候，可能考虑到电压或者实际问题，在合理配置电池板。还有44KW是一般是指逆变器的输出功率，因为逆变器有损耗，所以直流输入功率会高点。当超过这个限值时，其实也没什么关系，逆变器会降功率限值在44KW这个功率的，会对电池板有点浪费。再者就是逆变器会有直流电流过流保护。

上表是古瑞瓦特40KW组串式逆变器的参数表，40KVA指的是逆变器的视在功率或者也叫容量，因为并网逆变器的功率因数可以认为是1。所以是40KVA，如果假设功率因数是0．9。那么要这么表述40KVA／36KW．

古瑞瓦特40KW组串式逆变器的输出电压是480V，这个电压是美标电压，一般写成227／480V；跟我们国家230／400V是有一点区别的。为什么使用美标电压，主要是为了减小电流，减少损耗，提升逆变器效率。这类逆变器只能用在带升压的光伏系统中，比如10／35KV并网。如果打算380V并网，那么就不能使用这款逆变器了。

要使用下图中30KW、33KW这两款机器，输出电压为230／400V。

其实这3款机器没有结构差异，可以说95％的元器件是一样的，区别在于输出电压。大家可以发现，33KW和40KW逆变器输出电流是一样的50A

对于三相电气设备，视在功率＝输出电流＊输出电压。

40KW逆变器50＊1．732＊480＝41．5KW

33KW逆变器50＊1．732＊380＝32．9KW

30KW逆变器45．5＊1．732＊400＝29．94KW

目前基本上所有的逆变器厂家都用“视在功率＝输出电流＊输出电压”这个公式定义逆变器的功率。但是也有一些厂家用逆变器能接入最大组件功率（STC环境）来定义逆变器容量，这样有些不科学，会让设计人员设计失误。

3．组件匹配模型

逆变器如何搭配组件，笔者收集苏州一个500KW的分布式电站的2015全年气象站数据，收集要素为时间（每分钟扫描一次）风速、风向、环境温度、组件温度（背板温度）、日照强度。如下表

1月22日

根据截取的数据，1月22日最大的日照强度出现在1230左右，背板温度20度左右。这时260W组件的实时功率为170W左右。如果把40KW逆变器接满组件，24块组件一串×8路＝192块；此时逆变器最大的直流输入功率为33KW。

2月22日

根据截取的数据，2月22日最大的日照强度出现在1230左右，背板温度10度左右。这时260W组件的实时功率为70W左右。如果把40KW逆变器接满组件，24块组件一串×8路＝192块；此时逆变器最大的直流输入功率为13．44KW。

3月22日

根据截取的数据，3月22日最大的日照强度出现在1230左右，背板温度45－50度。这时260W组件的实时功率为182W左右。如果把40KW逆变器接满组件，24块组件一串×8路＝192块；此时逆变器最大的直流输入功率为34．9KW。

作者张喆