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组串式逆变器、微型逆变器还是优化器:实用对比

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从遮挡、多坡面屋顶、监控、成本和扩容几方面比较三种转换方案,还能在计算器里直观看到差别。

三种架构,一个问题

每个光伏系统都要把组件的直流电变成交流电。问题在于这件事在哪里做:由一台逆变器负责整个组串,结构最简单,在每块组件上加电子设备,还是在每块组件背后装一个小逆变器。三种做法没有绝对的好坏,只是各自适合不同的屋顶、预算和使用习惯。

组串式逆变器

一台逆变器负责整个组串

  1. 组串
  2. 逆变器
  3. 配电箱
  • 成本最低
  • 屋顶上的部件少
  • 只需维护一台设备

优化器

每块组件上加直流电子设备

  1. 组件 + 优化器
  2. 逆变器
  3. 配电箱
  • 每块组件可以在自己的最佳点工作
  • 可逐块监控
  • 仍然有一台集中式逆变器

微型逆变器

每块组件就地转换成交流

  1. 组件 + 微型逆变器
  2. 配电箱
  • 屋顶上没有高压直流
  • 可以逐块组件扩容
  • 一块组件出故障不会拖累其他组件
区别在于直流电在哪里变成交流电。位置不同,成本、可靠性、监控能力和扩容方式也都随之不同,这是选择时要权衡的核心。

遮挡和屋顶形状带来的变化

在普通组串中,所有组件共用同一股电流,最弱的一块会把其他组件拉低。优化器和微型逆变器把每块组件当作独立个体处理,所以在有局部遮挡或屋顶有多个朝向时可以减少损失;效果取决于遮挡情况和系统架构。旁路二极管和相关数字见关于遮挡的文章。

  1. 1
    遮挡很少或只涉及少数组件

    带旁路的普通组串通常就够了。按屋顶坡面把组串分开会有帮助。

  2. 2
    遮挡频繁或涉及很多组件

    优化器或微型逆变器可以找回普通组串会损失的一部分能量。

  3. 3
    多个坡面和朝向

    带多路MPPT输入的逆变器能解决很多情况。坡面又多又小时,微型逆变器更灵活。

比较遮挡造成的损失

一个由10块组件组成的组串,其中一些被遮挡:在这个简化模型里,看看普通组串损失多少,以及给每块组件加电子设备能找回多少。可以把被遮挡的数量和遮挡程度分别拖动,看差距如何变化。

交互演示

看看阴影对组串的影响

一串10块组件,其中一部分被遮挡。比较普通组串与组件级方案(优化器或微型逆变器)。

  1. 80%
    普通组串电流受限,或由旁路二极管绕过被遮挡的组件
  2. 88%
    优化器或微型逆变器每块组件各自发出能发的电
20%普通组串的损失
+8组件级方案多出的百分点

实用对比

组串式优化器微型逆变器
初期成本最低中等最高
局部遮挡损失更大损失更小损失更小
多个朝向需要独立的MPPT可解决可解决
逐块监控仅到组串可以可以
屋顶上的部件只有组件每块多一个每块多一个
日后扩容受逆变器限制受逆变器限制逐块扩容
✓ 优点 · ◐ 视情况而定 · ✗ 需要注意

如何决定

  1. 有无法避免的局部遮挡吗?
    是 → 优化器或微型逆变器能找回一部分损失的能量
  2. 屋顶有很多坡面,朝向各不相同吗?
    是 → 微型逆变器,或带多路MPPT的逆变器每一组按自己的节奏工作
  3. 打算一点一点扩容系统吗?
    是 → 微型逆变器每块新增组件都是独立的
  4. 组串式逆变器屋顶开阔且均匀时,简单、便宜又够用,也是大多数家庭的起点
从你屋顶的情况开始,自上而下判断。

使用Editor Solar绘制系统图

下方是已载入本文示例的Editor Solar编辑器。您可以移动设备、修改标签、连接部件,并导出为PNG、SVG或PDF。所有操作都在浏览器中进行,无需付费。

同一个配电箱上的两种方案:带优化器的组件接组串式逆变器,带微型逆变器的组件则直接输出交流电。

动手试试: 在图上标出哪些组件会被遮挡,并画出一个使用微型逆变器的替代方案:把它们的交流输出接到合适的交流回路,并把组串式逆变器从这条路径中去掉。比较两种架构,记下各自需要的保护。

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