数位电源 - 探讨 Microinverter 节能减碳的绿色能源

前言

响应保护环境和生态系统,减少温室气体排放,节能减碳议题不断。绿色能源越来越重要,而太阳能发电就是绿色能源的其中一部分。

Microinverter ( 微型逆变器 ) 是一种独立的太阳能模组,可将太阳能板产生的直流电 ( DC ) 转换成交流电的电子设备,模组阶段就先将直流电转换为交流电、进行发电功率最佳化,产生电力传输都以 AC 交流电进行,安全性、扩充性较佳。每个 Microinverter 的输出可以合并再回到电网或是储能设备。很适合面积小的场合。

传统的 String Inverter ( 串联式逆变器 ),因为每个太阳能板产生的直流电串接在一起,逆变器需要承受高电压,高电压直流电在屋顶传输比较容易发生危险。

Microinverter ( 微型逆变器 ) 与传统的String Inverter ( 串联式逆变器 ) 相比,Microinverter 为每个太阳能板提供独立的逆变能力将直流电转成交流电,大大提高了系统效率和可靠的性能。

新的建筑物重点在于“建物设置太阳能板”,除了有受光条件不足或其他可免除情形外,应该在屋顶设置规范面积的太阳能板。

图0. 安装在屋顶上的太阳能板 ( 图片来源 : 千图网授权 )



以下简介 String Inverter 与 Microinverter :

1. String Inverter ( 串联式逆变器 ) :

String Inverter 是把多个太阳板串接在一起,整串电池板产生的直流电被送到逆变器转成交流电。

图1 : 如下图 String Inverter 四块太阳能板理想总输出 400W。


2. Microinverter ( 微型逆变器 ) :

微型逆变器是每个太阳能模组有独立的电能转换架构,把太阳能直流电转成交流电。

图2 : 如下图 Microinverter 四块太阳能板理想总输出 400W。



3. MicroInverter 与 String Inverter太阳遮蔽时的能量输出 :

图3 : 如下图,当 String Inverter 太阳能板 B 被云朵遮蔽避时,整串的太阳能板 A 与 B 都无法提供能量输出,只剩太阳能板 C与 D 有提供能量输出,太阳能板输出总功率为 200W。



图4 : 如下图,当 Microinverter 太阳能板 B 被云朵遮蔽避时,太阳能板输出总功率为 300W。


由图三与图四我们可以知道,Microinverter 与 String Inverter 遇到云朵遮蔽时,由于 Microinverter是独立的太阳能模组,所以遇到云朵遮蔽时,会是 Microinverter 有较好的太阳能板使用效率。



Microinverter 与传统的 String Inverter 相比,优势如下 :

1.提高系统效能 : 传统的String Inverter 是好几个太阳能板串接在一起,由一个 Inverter 负责整个太阳能系统的能量转换。相比之下,只要其中一块太阳能板故障或阴影的影响,就会导致整串太阳能板无法输出电能。而Microinverter由于是每块太阳能板都有自己独立的逆变器能提供直流电转交流电,即使其中一块太阳能板受到阴影、污垢、不同的老化程度等等影响,导致太阳能板无法输出能量造成功率损失,其他的太阳能板仍然能正常运作,这种分散式的结构可以提高的整体的系统效能。

2.增强太阳能板效能 : Microinverter 能够更好的应对太阳能板的能量转换,每个太阳能板都有自己的 Microinverter,可以针对单个太阳能板的性能进行最佳化调整。这样可以最大化地提高整个系统的发电效率。

3.更好的系统监控 : Microinverter 具有即时监控和故障检测功能。每个 Microinverter 都可以透过通讯连接到监控系统,用户可以实时监测每个太阳能板的发电状况和系统的整体性能。同时如果发生故障,系统也能迅速检测到并通知用户进行维修。

4.更好的安全性 : Microinverter 的分散式结构提高了系统的安全性。因为每个太阳能板都有自己的 Microinverter,系统故障或发生问题不会影响到其他太阳能板的运作。这种设计可以降低火灾等安全风险。

5.弹性的安装或扩展 : Microinverter的安装和扩展相对较灵活。每个太阳能板只需要接一个Microinveter,使整个系统安装更加简单和灵活。需要扩展系统容量时,只需增加太阳能板和相对应的 Microinverter 即可,不需要对现有的系统进行大规模的更改。

6.广泛的应用 : 通常适用在面积较小场合,包括家庭住宅、商业建筑和太阳能电站。

7.寿命较长 : Microinverter因使用高规格电子元件,使用年限大约 20~25年,而传统的 String Inverter 大约 5~8年。

 

虽然说 Microinverter 优势很多,但也有些缺点 :

1.价格昂贵 : 每个 Microinverter 有独立 DC/AC 转换电路,需要更多电子元件。

2.维修不易 : 由于电子元件增加,当故障时电子元件故障时,会花较多的时间与资源。

以下是 Microinverter 与 String Inverter 的优缺点比较表、适用场景 :



总结 :

“电”已成为我们现代人生活不可或缺的一部分。核能发电、火力发电都会对环境生态很大的影响,政府与企业近年也积极的推动绿色能源来达到节能减碳救地球。太阳能发电正是应对节能减碳的一个方式。

微型逆变器单位成本与一般中型三相串列型逆变器相比之下高出不少,约与小型单相串列型逆变器相当,但是发电量可以提高10到20%,直接提升了整体太阳光电的发电效益。同时,微型逆变器的功率比较小,约在300至700W之间,又选用高规格的电子零件,使用寿命约在20到25年。串列型逆变器的寿命约在5到8年。换算下来,微型逆变器的寿命大概是串列型逆变器的2.5到5倍的时间。虽然微型逆变器的资本支出比较高,但是总体拥有成本比较低,所以逐渐取得市场占有率。

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