新型大功率組件對逆變器的適配要求

伴隨著全球半導體技術和熱點的不斷升溫，國內半導體行業加大了對行業頂尖技術的持續聚焦。

以12英寸晶元為代表的最新一代半導體技術不斷地從芯片行業持續向半導體其他領域外溢，而光伏行業作為半導體行業和工業生產緊密相關的領域，受益于技術的迭代和降低成本的需求，也正式開啟了新一輪技術升級，從傳統6英寸晶元向12英寸晶元跨越。

作為技術升級的直接代表，Tier1品牌系列的天合光能于近期推出了12英寸210mm硅片的大尺寸組件，使得組件功率密度獲得了新一輪的提升，在不明顯增加尺寸與重量的前提下提升了發電功率與效率。然而，這也為整個光伏行業帶來了新的變局和挑戰。

根據天合156mm硅片組件和210mm硅片組件的電氣性能參數規格表所示（標準測試條件下），隨著組件功率的提升，最大功率點處的輸出電流也隨之增大。如下圖所示，156mm硅片415Wp組件最大功率點處的輸出電流（以下簡稱Impp）是10.15A。

而210mm硅片600Wp組件的Impp值已增大至17.34A。若考慮到雙面組件的背面發電增益， Impp值還會略有增加。

另一Tier1系列品牌組件廠東方日升，也于近日推出了基于210mm硅片的600Wp+組件，其Impp值是18A左右。 

而組件與逆變器之間的匹配，主要體現在逆變器與組串輸入電壓及組串輸入電流的二者匹配，但隨著組件功率的提升，對應的電壓與電流也在不斷拓寬，是否有一款合適的逆變器無需技術端調整，即可匹配目前組件的發展需求，同時不增加系統BOS成本？這已成為光伏項目業主及EPC迫切關心的問題。

逆變器，作為光伏系統的核心部件，承擔著將光伏組件直流電能轉換成饋入電網的交流電能的作用。

不同組件對于逆變器的要求主要體現在最大系統電壓、最大功率點工作電流Impp、短路電流Isc 這三個參數上。最大系統電壓決定了組件/逆變器可以工作的最大電壓范圍，目前主要有1000V（1100V）系統和1500V系統1）；最大功率點工作電流Impp表示組件/逆變器進行最大功率跟蹤時對應的最大電流；短路電流Isc 則代表逆變器組串輸入能達到的極限電流。組件功率越大，Impp和Isc相應也會越大，對逆變器輸入能力要求也更高。

SMA Solar Technology AG作為光伏行業逆變器領域的全球技術領導者，一直持續跟蹤全球頂尖技術的發展步伐， 并于2020年發布了最新版本的基于多路MPPT技術的組串式逆變器Sunny Tripower CORE2，用以滿足全球客戶多元化的技術需求，同時滿足未來較長一段時間內的全球光伏行業新一輪的技術升級，是目前業界低壓并網方案中，能夠最佳匹配 12英寸210mm大硅片組件的逆變器產品。

210mm大尺寸硅片組件，由于其硅片表面積大，因此組件具有輸出功率大，電流大等特點。傳統的156mm半片組件，其工作電流就已經接近11A，而采用210mm大硅片技術的組件，其工作電流往往超過17A，結合目前業界常見的組串式逆變器每路MPPT輸入電流往往只有26A的現狀，很容易發現，普通并網組串式逆變器幾乎很難滿功率接入210mm大尺寸組件。

下面將SMA Sunny Tripower CORE2 組串式逆變器和其他品牌組串式逆變器在不同功率組件下接入能力進行對比。

表1   不同逆變器對應大尺寸硅片組件接入能力對比圖

156mm硅片的415Wp組件，其開路電壓Voc=49.6V，考慮到組件負溫度系數，在1000V系統下每路組串接入18塊組件，由于其Impp電流較小，主流逆變器直流側接入能力都能夠接滿。但在210mm大硅片600Wp組件時代，由于組件輸出功率劇增，最大功率點工作電流Impp遠遠超過13A2），因此傳統逆變器每路MPPT僅能接入1個組串，這就導致了傳統逆變器接入能力不足的問題，在同樣的系統容量下需要額外增加逆變器的數量，導致整個系統BOS成本增加。

如表1顯示，某100KW逆變器型號A有9路MPPT，每路MPPT通道有兩路組串，但是在600Wp組件下，由于單串組件的Impp已經超過17A，因此 該100KW型號逆變器每路MPPT通道只能接1個組串，一共9個MPPT通道，因此最大可以接入9路組串。考慮到組件負溫度系數，每個組串最大接入20塊組件，其最大接入能力為 600Wp * 20塊/串 * 1串 * 9路 = 108KW，而該逆變器設計的最大輸出功率是110KW，意味著在210mm組件下，其利用率只有98%；

同理，某125KW逆變器型號B最大接入能力為600Wp * 20塊/串 * 1串 * 10路 = 120KW，在210mm組件下利用率只有87%。

而SMA全新的110KW  Sunny Tripower CORE2 逆變器則由于具有超高的DC/AC容配比（12路MPPT），最大接入能力為600Wp * 20塊/串 * 1串 * 12路 = 144KW， 在210mm組件下利用率達到 131% 。再進一步，考慮210mm雙面組件的背面發電增益，如下圖所示，在10%背面發電增益時，其Impp值為18.5A，Sunny Tripower CORE2 逆變器仍然可以接入12串組件，其最大接入能力可以達到642Wp * 20塊/串 * 1串 * 12路=154.1KW ！

由此可見，SMA Sunny Tripower CORE2 逆變器真正可以完美匹配210mm 大硅片組件

3），實現投資收益的最佳平衡。

事實上，不僅是Sunny Tripower CORE2 這一款逆變器，SMA全系列逆變器設計理念均秉承超高的DC/AC容配比，這樣使得SMA逆變器既能支持更高的組件超配，更是適配新時代大尺寸組件的不二選擇。

譬如：

50KW功率的Sunny Tripower CORE1逆變器， 具有6路MPPT共12路組串輸入，在前述210mm雙面組件642Wp （考慮10%背面發電增益）下，其最大接入能力可以達到  642Wp * 20塊/串 * 1串 * 6路 = 77KW ，DC：AC最大容配比為 1.54 。而額定功率在2.5MW ~ 4.6MW的Sunny Central系列集中式逆變器，其DC ：AC容配比最大甚至可以達到2.5 ！ 

針對最大電壓1500V光伏系統，可以使用SMA 150KW 功率型號的Sunny Highpower PEAK3 組串式逆變器或者Sunny Central系列集中式逆變器。

對于集中式逆變器而言，由于在組件輸出端會先經過直流匯流箱匯流，因此在大尺寸組件適應性方面普遍比組串式逆變器較好，在大型地面電站應用大尺寸組件也依然推薦適配集中式逆變器。

注釋：

1） 戶用及工商業項目主要采用1000V光伏系統，大型地面電站主要采用1500V光伏系統。

2） M10 182mm大硅片尺寸下 ，雙面組件由于背面發電增益，其Impp值同樣也會超過13A。

3） 由于210mm組件的Impp值 比182mm組件的大，因此適配210mm組件的逆變器可以向下兼容182mm及更小尺寸的組件。

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