微型逆变器及其无线化

在全球温室效应日益严峻的当下，新能源的开发迫在眉睫，太阳能作为清洁能源是当下各国新能源领域研究的重点，逆变器作为光伏并网发电系统中的重要组件，对整个系统起着关键作用。而随着分布式光伏发电的推广，微型逆变器已越来越受到业界的重视。

什么是微型逆变器？
 

微型逆变器，一般指的是光伏发电系统中的功率小于等于1000瓦、具备组件级MPPT(Maximum Power Point Tracking最大功率点跟踪)功能的逆变器，全称为微型光伏并网逆变器。根据微型逆变器连接的组件数量不同：目前的产品主要分为一拖一、一拖二、一拖四、一拖六和一拖八。“微型”是相对于传统的集中式和组串式逆变器而言的。传统的光伏逆变方式是将所有的光伏电池在阳光照射下生成的直流电全部串并联在一起，再通过一个逆变器将直流电逆变成交流电接入电网 ；微型逆变器则对每个组件或一小组（如2~8个）组件进行逆变。其优点是可以对每块组件进行独立的MPPT控制，能够大幅提高整体效率，同时也可以避免集中式逆变器具有的直流高压、弱光效应差、木桶效应等，具有安全、高效、灵活的特点。
 

微型逆变器优势
 

1 ►  微型逆变器的光伏板抗局部阴影的能力很强，所以每个光伏板都能工作在最大功率点附近;

2 ►  能够将系统的可靠性从5年提高至20年，系统的高可靠性主要通过优化散热来去除风险，并且一个光伏板的损坏不影响其他组串;
 

3 ►  安装更方便、增容超快速。光伏微型逆变器可以安置在各种角度和方向上，是一种方便配置的分布式安装，并且可以将空间充分利用;不需要专门建设配电房，微逆变器可以直接安装在组件后面或者支架上。因为是并联结构，后期增加规模可直接安装，无需更改之前的配置；
 

4 ►  传统光伏系统中的光伏板会因为安装角度和局部阴影而影响效率，而且还会有功率失配等缺陷，光伏微型逆变器能够适应外部环境的不断变化，可以避免这些问题;
 

5 ►  光伏微型逆变器中光伏板的转换效率不会因为单个光伏板受到阴影遮挡或者单个微型逆变器被破坏而受到影响，这样也可以提高整个系统的光电转换效率;
 

6 ►  传统光伏集中式逆变器中，光伏板和逆变器之间直流线上的电压较高，达到600V/800V，而在配有微逆变器的系统中，输出到电网侧的电压只有220V，这样不仅解除了建筑高压线中的安全忧患，而且功率损耗也降低了；
 

7 ►  更智能。装有微逆变器的系统可以实现组件级的监控，在ECU（Energy Communication Unit 能量通信单元）中可以看到每块组件的工作状态。
 

微型逆变器通信方式
 

当前光伏微型逆变器的通信方式有两种，一种是采用有线本地电缆连接通信，另一种是无线通信方法（ZigBee技术）。本地电缆利用的是现有的电力线进行通信，只要有电线，就能传递数据，节约成本，而且使用方便，即插即用，接上电源就接上网络。但是本地电缆通信存在不稳定的问题，家用电器产生的电磁波对通信产生干扰，时常会发生一些不可预知的错误，而且会有信号衰减问题，这就可能使得微型逆变器在由于通信延时或者通信错误导致工作效率低甚至损坏微型逆变器，进而导致微型逆变器无法工作。

ZigBee是一种中短距离、低成本、低功耗的无线组网技术，可实现组件级别的智能监控。ZigBee技术支持组网节点多，性能稳定，环境适应力强，而且节点模块体积小，适合于在户外部署。ZigBee能量通信器（ECU）负责收集和传输微逆变器发电数据，每台ECU可监控上百台逆变器。微逆变器之间具有无线信号中继功能，可以接力传输信息，整个系统组网搭建成一个蜂窝(MESH)状的通讯网，可使传输速度更快更稳定。从光伏系统运维的角度来看，通过ZigBee无线网络通信模块对采集的微型逆变器的一些信号进行收发，并通过手持移动终端显示设备实时监控微型逆变器的数据，配合上位机实现智能化监控和控制，搭配智能运维平台，能够实时查看系统中每一块组件的位置信息及发电运行情况。当光伏电站出现故障时，可以实现故障快速定位，甚至通过后台就可以远程诊断，快速排查并解决问题，大大节省了运维成本，降低了系统全生命周期的成本。
 

分布式光伏稳中有升，微逆市场快速扩张

微型逆变器是光伏行业的“老面孔”，距今已有超过十年的商业化应用经历。微型逆变器在安全性、发电效率以及灵活度上均有较强优势，因此在光伏行业发展早期就得到了较多的关注与应用。2006年，SolarEdge 率先开创单体组件优化器方案， 2008 年 Enphase 推出的微型逆变器方案开始得到实际应用，随后昱能、禾迈等国内厂商也相继起步。近年来，随着光伏行业步入平价时代，全球分布式光伏重回高速增长，微型逆变器行业发展的速度明显加快，昱能、禾迈等国内厂商的微型逆变器业务销量也大大提升。
 

碳中和目标确立叠加能源价格快速上涨，全球光伏加速渗透。碳中和作为二十一世纪最重要的“广泛而深刻的系统性变革”，将给能源的生产和消费带来重大改变。能源消费形式全面电力化，能源网、信息网、物流网等多网合一，电力的分散和可移动都会让光伏更深度的融入生活，并且要求被更好的应用和管理。而微逆，将随着这个万物互联的趋势，向“能源传感器”转型，提升能源管控精度。
 

作为国内知名的无线物联网方案厂商，深圳信驰达科技以其专精的射频技术和嵌入式开发能力，长期为Zigbee物联网方案赋能，也致力于为微型逆变器厂商提供节点和ECU的无线化通信方案，让分布式光伏系统更敏捷更高效。

审核编辑 黄宇