無變壓器逆變器構造及其應用分析

　　圖1.商業(yè)安裝。a)新的雙極系統(tǒng)連接；b)傳統(tǒng)的單極系統(tǒng)連接

　　公用安裝項目中使用的并聯逆變器

　　同樣的原則也適用于公用規(guī)模的安裝項目。然而，大多數公用規(guī)模的安裝項目涉及大型接地光伏數組，并配備了許多逆變器，可迅速升壓至中壓（4160至13.8千伏）。此外，傳統(tǒng)逆變器需要一個單獨的隔離變壓器與各個逆變器進行配對，而這就占到不必要損耗中的多達兩個效率點。

　　在一個1兆瓦的模塊中，可將1至4個傳統(tǒng)逆變器安置在一個單獨的墊板上，并且每個逆變器都帶有中壓連接。中壓連接成本很高，執(zhí)行這項工作的電工人員需要接受更高等級的培訓和認證。需要使用更大的設備墊板或公用機箱。如果電場有一個追蹤器參與運行，那么就需要單獨的變壓器為這些追蹤器供電。這樣，系統(tǒng)平衡設備、材料和安裝成本便會迅速增加。

　　傳統(tǒng)逆變器還通過公用線路自干擾（如各種 VAR 發(fā)電）來檢測孤島情況。當與許多逆變器并聯時，這種干擾就會在所有逆變器之間產生 VAR拍差頻率，所產生的假脫扣將使電場關閉。多個傳統(tǒng)逆變器及它們的大型三角電容器也會產生不穩(wěn)定性并吸收大量諧波電流。

　　這些問題都可以通過無變壓器逆變器技術來避免。無變壓器逆變器可以被并聯到一個中壓變壓器的單獨繞組上。每組逆變器僅需要一個獨立、標準的1000、1500、2000或2500 kVAR 規(guī)格的中壓變壓器。這就為站點配置提供了眾多可能性。由于其電流低于傳統(tǒng)逆變器的電流，因此安置逆變器和變壓器的方式還有更多靈活選擇。

　　無變壓器逆變器的尺寸約為傳統(tǒng)逆變器的一半，可直接轉換成更高的電壓，這就減少了所需占地面積、運輸和起重設備成本（加上遞增的設備墊板或公用機箱建造成本）以及連接繞組的大小和數量。此外，一個連接到無變壓器逆變器的標準配電板可以在無需單獨變壓器的情況下向追蹤器供電。由于變壓器減少，系統(tǒng)中的電抗組件隨之減少，從而實現最穩(wěn)定的運行狀態(tài)。此外，每個逆變器均通過以太網進行自動和獨立尋址，從而消除了一切干擾問題。

　　此外，完全被動的反孤島技術(anti-islanding technique)不會干擾帶 VAR偏差的公用電壓，也不會在路線上設置其它瞬態(tài)，因此能夠實現高效、順暢、穩(wěn)定的電源，這一起都為了相對削減安裝成本。

圖2.公用電場連通逆變器。a)全新雙極連接，變壓器數量減少；b)傳統(tǒng)單極連接，每個逆變器配備一個變壓器

　　在商業(yè)和公用安裝項目中發(fā)揮新的能力

　　電力集成商和公用電力事業(yè)機構可以通過將多個無變壓器逆變器直接整合到電網或中壓的方式發(fā)揮出新的能力。由此產生的最大發(fā)電量和高功效收益將繼續(xù)推動太陽能光伏發(fā)電和替代性能源成為主流。同時，新型光伏系統(tǒng)設計實現了前所未有的靈活性和成本節(jié)省，對電力集成商和公用電力事業(yè)機構產生了意義深遠的廣泛影響。目前，許多機構都紛紛采用了無變壓器的逆變器技術，這種新的配置正在改變著行業(yè)面貌。

　　結語

　　通過利用無變壓器的逆變器技術，電力集成商和公用電力事業(yè)機構能夠降低光伏系統(tǒng)的復雜性并最大限度地提高電力傳輸，無論是在商業(yè)安裝項目中直接接入電網，還是在公用安裝項目中接入中壓。此外，無變壓器逆變器技術可縮小光伏系統(tǒng)安裝規(guī)模，并降低系統(tǒng)平衡成本，從而扭轉了發(fā)展趨勢。新趨勢強調平準化發(fā)電成本 (LCOE)，本文討論的新一代無變壓器逆變器能夠大幅降低 LCOE，而這些只需提供直接的轉換即可實現——這是一個值得在未來探討的議題。