光伏并網逆變器效率測試及分析

水電十四局大理聚能投資有限公司 曹學華 楊 博

云南大理某光伏電站于2015年4月建成投產，電站共安裝40臺型號為YLSSL-500的光伏并網逆變器，該型號逆變器不帶隔離變壓器，每臺逆變器直流側光伏組件容量和規格型號完全相同，電站投產運行以來各臺逆變器交流輸出電量差異較大，年度最大輸出電量與最小輸出電量比率超過1.08，為準確判斷各臺逆變器輸出電量存在差異的原因，采取現場試驗方式對并網逆變器轉換效率進行了測試，并對測試結果進行了分析。

1 測試方法

1.1 測試對象

為準確了解云南大理某光伏電站逆變器的轉換效率性能，通過對近3年逆變器交流側輸出電量分析，選取交流側輸出電量最大、最小和中間值各一臺進行現場測試。逆變器基本性能參數為：直流輸入側。輸入電壓范圍400～1000VDC、額定輸入電壓600VDC、額定輸入電流900A、最大輸入功率550kW；交流輸出側。交流輸出額定功率500kW、最大交流輸出功率550kW、輸出電壓范圍250～380VAC、輸出頻率50Hz。

1.2 測試方法

逆變器效率。結合國內光伏發電行業標準及現場測試條件，本文所述的并網逆變器效率包含逆變器最大轉換效率ηmax和平均加權總效率ηtc。逆變器最大轉換效率ηmax指從早到晚的測試時段范圍內，某一時刻輸出能量與輸入能量最大值的比值。平均加權總效率ηtc指按照我國典型太陽能資源區的效率權重系數計算不同負載情況下逆變效率的加權平均值。云南大理地區屬于III類資源區，加權因子系數見表1。按表中相關數據，則光伏逆變器平均加權總效率公式為ηtc=0.02η5%+0.06η10%+0.21 η25%+0.41η50%+0.28η75%+0.03η100%。

表1 云南大理太陽能資源加權因子

測試方法。如圖1，將高精度功率分析儀接入到逆變器直流側與交流側，從早到晚每隔20ms（每分鐘采集50次）采集逆變器全功率期間直流側輸入電壓、輸入電流及交流側輸出電壓和輸電電流，分別計算各采集時間點（每分鐘）輸出功率和輸出效率，為直觀展現逆變器效率，可將不同負載情況下轉換效率擬合得到輸出效率分布趨勢圖，同時可根據不同負載率工況的轉換效率計算出逆變器平均加權總效率。

圖1 并網逆變器效率檢測框圖

1.3 測試儀器及測試環境

本測試選擇日本橫河WT1800高精度功率分析儀作為測試儀器，WT1800功率分析儀提供直接輸入電壓為1.5V～1000V（12個量程），提供直接輸入電流為1A～50A（6個量程），其電壓、電流精度為讀數的0.05%，功率精度為讀數的0.1%，采樣頻率50ms。逆變器周圍空氣溫度10℃～40℃；逆變器周圍相對濕度＜90%，無凝露；光輻射條件：測試時段內滿足逆變器輸入功率達到額定值。

2 測試結果及分析

2.1 測試結果

選取3臺并網逆變器，為便于描述，將年度交流側輸出電量最大、中間、最小的分別命名為A、B、C并網逆變器，其逆變器轉換效率測試結果分別為：評價加權總效率97.42%/97.206%/97.916%，最大轉換效率96.947%/96.548%/96.360%，最大轉換效率負載點51.94%/51.69%/51.18%。

表2 A并網逆變器轉換效率測試結果

圖2 A并網逆變器轉換效率曲線圖

表3 B并網逆變器轉換效率測試結果

圖3 B并網逆變器轉換效率曲線圖

圖4 C并網逆變器轉換效率曲線圖

表4 C并網逆變器轉換效率測試結果

2.2 測試結果分析

A、B、C并網逆變器負載率在10%以上工況時，轉換效率大于95%，負載率在51.5%左右時轉換效率最大，其值大于96%但小于97.5%，滿足《光伏發電并網逆變器技術規范》（NB/T32004-2013）中“轉換效率最大值不低于96%”技術要求；A、B、C并網逆變器平均加權總效率大于97%但小于98%，滿足《并網光伏電站性能監測與質量評估技術規范》（CNCA/CTS0016-2015）中“中國加權效率≧96%”技術要求；A、B、C并網逆變器最大轉換效率和平均加權總效率，不滿足《光伏發電并網逆變器技術規范》（NB/T32004-2018）中“三相非隔離型逆變器功率大于20kW的，最大轉換效率≧98.5%，平均加權總效率≧98”。

C并網逆變器最大轉換效率和平均加權效率均略大于A、B并網逆變器，但C并網逆變器交流輸出電量小于A、B并網逆變器交流輸出電量，且差異較大，由此說明本電站逆變器交流側輸出電量存在差異與逆變器自身轉換效率沒有關系；逆變器的轉換效率與自身所選取的功率半導體器件和MPPT中的控制算法有關，對于同型號同批次并網逆變器最大轉換效率和平均加權效率基本相同[1-2]；結合云南大理某光伏電站組件布置情況，光伏區域屬于典型的山地喀斯特地貌區，建設期沒有進行場地平整，部分低洼區域組件存在一定程度的山地陡坡遮擋，雖然這種局部陰影遮擋只是在日出和日落時段表現明顯，但仍對電站發電量存在較大影響。