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光伏并网系统拓扑概述

目前，光伏发电系统主要有独立运行模式和并网发电模式两种。在这里主要以并网发电模式为重

点介绍。光伏并网发电系统是指将光伏阵列输出的直流电转化为与电网电压同幅值、同频、同相

的交流电，并实现与电网连接的系统.

1.1可调度式与不可调度式系统

目前常见的光伏并网发电系统，根据其系统功能可以分为两类：一种为不含蓄电池的“不

可调度式光伏并网发电系统”；另一种为系统包括蓄电池组作为储能环节的“可调度式光伏并网

发电系统”。两者的系统配置示意图如图1和图2所示。可调度式并网光伏系统设置有储能装置，

兼有不间断电源和有源滤波的功能,而且有益于电网调峰。但是，其储能环节通常存在寿命短、

造价高、体积笨重以及集成度低的缺点,因此,目前这种形式的应用较少。可调度式光伏并网发电

系统与不可调度式相比,最大的不同是系统中配有储能环节,通常采用铅酸蓄电池组，其容量可根

据实际需要进行配置。在功能上，可调度式系统有一定扩展和提高，主要包括：

（1)。系统控制器中除了并网逆变器部分外,还包括蓄电池充放电控制器，根据系统功能要求进

行蓄电池组能量管理；

（2)。在交流电网断电时，可调度式系统可以实现不间断电源（UPS）的功能，为本地重要交流

负载供电；

(3)。较大容量的可调度式光伏并网发电系统还可以根据运行需要控制并网输出功率,实现一定

的电网调峰功能。

虽然在功能上优于不可调度式光伏并网系统,但由于增加了储能环节，可调度式光伏并网系统存

在着明显的缺点。这些缺点是目前限制可调度式光伏并网系统广泛应用的主要原因,包括：

（1）。增加蓄电池组导致系统成本增加；

（2）。蓄电池的寿命较短，远低于系统其他部件寿命：目前免维护铅酸蓄电池在合

理使用下寿命通常为3到5年，而光伏阵列一般可以稳定工作20年以上；

(3）.废弃的铅酸蓄电池必须进行回收处理，否则将造成严重的环境污染。

图1不可调度式

图2可调度式

1.2光伏并网发电系统的结构

大多数用电设备以交流供电方式为主，光伏阵列发出的直流电需用逆变器将其转化为交流电供负

载使用。所以在光伏并网发电系统中，逆变器起到了关键的作用。光伏并网发电系统的结构与其

功率等级有着密切的关系。目前光伏并网发电系统常用的结构主要有集中式逆变器、集成式逆变

器、串型逆变器和多重串型逆变器四种。其中集中式逆变器主要用于光伏电站，后三种逆变器则

广泛应用于分布式光伏并网发电系统中。

1。2。1集中式逆变器(Centralinverters)

集中式逆变器结构主要由光伏阵列、逆变器及直流母线构成。它是光伏发电系统最早采用的逆变

器形式.在该系统中所有的光伏器件通过串并联构成一个光伏阵列，该阵列的能量通过一个逆变

器集中转换为交流电，因此称这种结构为集中式逆变器，其构成如图3所示。

集中式逆变器的优点：输出功率可达到兆瓦级，单位发电成本低，主要用于光伏电站等功率等级

较大的场合。为了获取足够的功率和电压,它的光伏阵列由光伏模块串、并联构成。

但光伏器件的这种串、并联连接方式容易带来了以下的缺点:

①同一阵列中光伏器件不仅受串联模块特性的相互影响，也受并联模块之间特性的相互影响，因

此会影响光伏器件的输出功率,该逆变器对光伏器件的利用率低于其它方式。

②光伏阵列中某一个组件被阴影覆盖时,该组件不仅不能输出功率，还会成为系统的负载，引起

该组件的发热。

实验表明：在环境温度12摄氏度时,正常工作的组件温度为22摄氏度,而受阴影影响的组件温度

可达70摄氏度。这不仅降低了系统的输出功率，还会使组件的寿命缩短。另外,这种结构需要高

压直流总线连接逆变器与光伏阵列，增加了成本，降低了安全性.

合肥阳光电源、SMA等公司均将100KW的额定功率定位于集中式逆变器的下限功率。以阳光电源

的SG100K3型光伏并网逆变电源为例，从直流输入端来看,它提供了6路直流输入端子。

并且在直流输入前端需要外加一个汇流箱才能满足要求，这与逆变器本身的技术参数限制有关.

这主要涉及到光伏组件串联条件的限制,对于SG100K3型光伏并网逆变电源，其涉及到光伏组件

的重要参数是Udc范围（450-650），最大跟踪电压范围MPPT(550—620)，以及最大开路电压范

围Uoc（700—780）。

以某公司的多晶硅170Wp为例（STC条件下，25摄氏度，Vmp＝35V，Voc＝44.5V，Pm=270W），

那么SG100K3型号逆变器的推荐Voc和Vmp配