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逆变器模型准确复制了实际逆变器的物理行为,提供了对其性能的深入了解,并有助于优化太阳能发电系统的整体效率。
概述
逆变器模型模拟了从光伏组件 IV 曲线得出的直流电输入转换为适合并网的交流输出。它包括为每个逆变器输入选择最佳工作点,对转换效率进行建模,并结合电网和逆变器运行约束来准确表示电力系统内的逆变器行为。
逆变器模型方法
逆变器模型处理光伏转换模型为每个输入生成的 IV 曲线。它确定最佳工作点,将收集到的直流电转换为交流输出,并应用相关的逆变器和电网约束以确保系统正确运行。
逆变器的主要特点:
功率因数 (pf) 设置:功率因数 (cos(φ)) 定义逆变器输出和并网点的有功功率与无功功率之比。
电网限制:电网运营商可以对逆变器的有功功率输出施加限制,以管理注入电网的电量。
夜间功耗:在待机模式下,当 GHI 和 DNI 均为零时,逆变器仍会消耗少量功率,如其技术数据表中所述。
逆变器型号:
接收每个输入的 IV 曲线。
确定每个输入的最佳工作点(最大功率点跟踪)。
将这些工作点转换为相应的交流电压和电流输出。
图 1:逆变器型号。
最大功率点跟踪
最大功率点跟踪 (MPPT) 算法在考虑逆变器和电网约束的情况下,确定每个逆变器输入 IV 曲线上的最佳工作点。这一点必须满足以下条件:
电压必须在允许的输入范围内⟨Vmppopermin,V mppopermax⟩。
电流不得超过最大输入电流 (Imax)。
功率不得超过最大允许值(Pmax),该值由逆变器和电网的下限设定。
最佳工作点通常在IV曲线中突出显示(图2)。如果忽略所有约束,则该点与理论最大值之间的间隙被报告为削波损耗。
每个输入的确定工作点如下:
用于重新计算电缆上的直流损耗
作为DC/AC电源转换过程的输入提供

图 2: 最大功率点跟踪。
DC/AC转换
一旦确定了最大功率点 (MPP),逆变器就会将光伏组件的直流电转换为适合并网的交流电。此步骤使用 Sandia Inverter Model进行模拟,该结合了逆变器在各种环境和运行条件下的效率和动态性能,以预测由此产生的交流输出。然后,该模型确定复输出工作点,指定逆变器输出端的有功和无功功率分量。
输出工作点复杂
在 Solargis Evaluate 中,交流网络内的电力由有功和无功组成。逆变器的复交流输出可以表示为
哪里:
是视在电功率的复数值,
为有功电功率,
是无功电能,
可以计算为 φ=arccos(pf)。
注意:注射点的无功功率水平取决于电气元件的参数和用户定义的功率因数设置。
与其他软件的比较
逆变器的性能和建模在各种太阳能模拟软件中具有可比性:
软件 | 参数名称 | 笔记 |
|---|---|---|
Solargis 前景 | 逆变器(DC/AC)转换 | 用于并网光伏逆变器的 SANDIA 模型。 |
Solargis 评估 | 逆变器损耗: 功率限制和 DC/AC 转换 | 并网光伏逆变器的SANDIA模型,检查输出功率限制、削波损耗和夜间功耗。 |
光伏系统 | 逆变器损耗: 运行期间(效率) 超过标称电压功率/电压 由于最大输入电流 由于功率/电压阈值 | 单效率或三效率 inverter 配置文件,由最大、CEC 或 EU 效率构建,考虑作限制、削波校正、多 MPPT。
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SAM (NREL) | 逆变器: 功率削波 功耗 夜间消费 效率 | SANDIA 逆变器模型或逆变器部分负载曲线模型,MPPT 或功率削波检查,组串 voltage check (第 72 页)。 |
太阳能农民 (DNV) | 逆变器: 最小/最大直流电压 最小直流功率 最大直流电流 效率 最大交流功率 过功率关断 逆变器皮重 | Inverter 最大和加权 Efficiencies 或 CEC 测量效率曲线的模型,识别逆变器 MPPT 跟踪区域之外的运行情况。
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辅助损失
辅助损耗代表光伏电站运行和维护所需的各种支持系统消耗的能量。其中包括冷却系统、空调、电机驱动器和其他重要的子系统。虽然这些损失对于确保工厂的可靠性和功能是必要的,但它们会降低净能量输出,并且必须将其考虑在性能和效率计算中,以便准确评估工厂的整体生产力。此类别还包括户外照明、安全系统和维护人员设施。
辅助损失在一天中的不同时间应用:
夜间损耗:这些是以瓦特为单位的连续恒定损耗(夜间恒定损耗)。仅当逆变器交流侧的功率等于或小于零时才考虑它们。
日损失:这些可以分为两种类型:
连续恒定损耗:以瓦特(日恒定损耗)为单位。
比例损耗:这些与逆变器输出功率成正比,以瓦特每千瓦 (W/kW) 表示(天比例损耗)。用户可以在逆变器的交流侧设置有功功率阈值,以定义何时应考虑每种类型的损耗。
与其他软件的比较
辅助损耗在各种太阳能模拟软件中也同样被考虑:
软件 | 参数名称 | 笔记 |
|---|---|---|
Solargis 前景 | 不适用 | 不适用 |
Solargis 评估 | 辅助损失 | 光伏电站设备的昼夜消耗量,与发电量恒定或成正比。 |
光伏系统 | 辅助设备(风扇、其他) | 用于管理系统的日夜 能量consumption, 恒定或与发电量成正比。 |
SAM (NREL) | 不适用 | 不适用 |
太阳能农民 (DNV) | 不适用 | 不适用 |