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  • 太陽能逆變器指南:工作原理、類型、優勢以及成本

  •  2021/12/24
  •   如果太陽能電池板是太陽能系統的后盾,逆變器就是它的大腦,它們協同工作以確保您獲得最大的電量。大多數人都熟悉太陽能電池板,因為它們是太陽能發電系統中最顯眼的部分,但太陽能逆變器也是一個同樣重要的需要考慮的組件,因為它可以將太陽光線中的電能轉化為對您家庭有用的電能.

      在本指南中,我們將了解太陽能逆變器的作用、太陽能逆變器的工作原理、您需要太陽能逆變器的原因以及太陽能逆變器的成本。

    太陽能逆變器

      太陽能逆變器的工作原理

      太陽能電池板產生直流 (DC) 電,但您的家庭使用交流 (AC) 電,因此您遇到了一個問題:您的家庭需要一些幫助才能使用太陽能。這就是太陽能逆變器的用武之地。

      那么什么是逆變器呢?太陽能電池板逆變器的主要目的是將太陽能電池板的直流電轉換為您家中可用的交流電。因此,您也可以將太陽能逆變器視為太陽能轉換器。

      由于大多數電器使用交流電源,因此您的太陽能發電系統必須先將這種直流能量轉換為有用的電能,然后才能用于為這些電器供電。這種轉換背后的大腦是您的逆變器,它允許您的太陽能系統為您的電子設備提供能量。

      此外,當太陽能供電的家庭連接到電網時,家庭能源逆變器充當您的家庭和電網之間的中間人。這稱為并網逆變器。無論您的太陽能電池板產生多少能量,并網逆變器都能讓您的家獲得不間斷的電力。

      在您的太陽能發電系統產生的電力超過您家消耗的電力的情況下,光伏逆變器可以將額外的電力反饋回電網?;蛘吣赡芴幱谶@樣一種情況,您的面板正在產生一些電力,但不足以運行整個家庭,因此逆變器將太陽能與電網電力混合。

      晚上,當太陽能電池板不發電時,您的家可能需要 100% 來自電網的能量,或者逆變器可能能夠將一些電網電力與存儲在太陽能電池中的一些能量混合。

      無論哪種方式,并網逆變器都有責任確保您的房屋在任何這些情況下都擁有所需的全部電力,并且在它們之間切換時您不會注意到任何變化。

      直流電與交流電

      回答“逆變器有什么作用?”的最佳方式就是了解直流電和交流電的區別。

      直流 (DC) 電只涉及電荷在一個方向上的流動。相反,交流電 (AC) 是電流改變方向(或交替方向)的地方。

      在美國,電網使用 60 赫茲交流電,這意味著電力每秒轉換方向 60 次。

      當太陽光線照射到您的光伏 (PV) 面板時,它們會觸發太陽能電池中的電子運動。這種運動是一個方向,導致產生直流電。太陽能電池板內部的電路收集此電流并將其饋送到太陽能光伏逆變器,該逆變器將直流電流轉換為交流電。

      太陽能逆變器的好處

      雖然您的太陽能光伏逆變器可以讓您從太陽光線中獲得可用電流,但這還不是它的全部功能。太陽能電池板逆變器可以幫助您最大限度地提高能源產量、監控系統輸出、與公用電網通信以及檢測可能會損壞太陽能發電系統的故障。

      最大化能源生產

      太陽能逆變器會跟蹤您的太陽能電池板的電壓,以最大限度地提高太陽能電池板的運行功率,這樣您就可以產生盡可能多、最清潔的電力。

      與產生修正正弦波的低成本逆變器相比,并網家用太陽能逆變器還輸出更純凈的正弦波(衡量電流方向變化的平滑程度),從而確保您的敏感設備平穩高效地運行。

      監控系統輸出

      看到您的太陽能系統在陽光明媚的日子產生數千瓦的電力是令人興奮的,因此自然而然,大多數房主都希望有一種方法來監控他們的投資績效。

      大多數太陽能電池板逆變器都帶有某種方式來查看它們當前產生的能量,有些甚至允許您通過移動應用程序或網站跟蹤太陽能系統的性能。

      如果事情不正常,一些家用逆變器會自動檢查您的太陽能發電系統的性能,并在檢測到任何組件出現問題時提醒您。您還可以使用家用逆變器的性能跟蹤來定期檢查您系統的組件如何自己工作,并確保它產生正確的電量。

      與公用電網通信

      在暫時停電的情況下,太陽能逆變器可確保電力不會從您的面板傳輸到外部電源線。這樣,任何可能正在檢查或修理電網的線路工人都將免受傷害。

      如果您有一個完整的太陽能電池組,或者您的家庭不需要所有的太陽能發電,逆變器還可以將多余的電力輸送到電網中,以幫助您產生凈能源信用。

      故障檢測

      如果維護不當,電線和太陽能設備的老化和退化可能會導致危險的電氣故障,例如接地故障或電弧。如果發生此類事件,太陽能逆變器將快速檢測到問題并關閉,從而保護系統的其余部分,并在發生任何額外損壞之前提醒您有關服務需求。

       比較不同類型的太陽能逆變器

      您的太陽能公司將使用的太陽能逆變器取決于您屋頂的復雜程度、屋頂遮蔭的范圍和頻率、您使用太陽能的目的、您住宅區的公用事業指南、與他們簽訂合同的制造商以及其他因素。

      太陽能逆變器的四種主要類型是串式逆變器、微型逆變器、功率優化器和混合逆變器,各有優缺點。

      字符串逆變器

      組串式逆變器也稱為“中央”逆變器,適用于更簡單的太陽能發電系統設計。一組(一組)太陽能電池板連接成一個“串”,您可以將多個串連接到一個中央逆變器。電能從面板流入中央逆變器,然后將直流電轉換為交流電,然后再為您的家庭供電。

      串式逆變器最容易維護,因為它通常位于地下室、車庫或其他易于訪問的位置。它也是最便宜的,因為您只需要一個逆變器就可以在多個屋頂平面上容納多串面板。最后,串式逆變器通常更耐用,因為它是一個更簡單的設置,執行更基本的功能。

    太陽能逆變器

      組串逆變器的缺點是一個面板的性能不佳會影響該組串中的其他面板。由于串式逆變器無法針對每個面板的性能進行優化,因此它不適合具有規則陰影的屋頂。此外,組串逆變器在復雜的系統設計中不能很好地工作,在這些系統設計中,面板不容易匹配到組串中。

      如果您想要一個低成本的解決方案,串式逆變器通常是最好的選擇,而且您的房屋屋頂是基本布局,可以接收一致的陽光。

      微型逆變器

      與串式逆變器(中央)不同,微型逆變器是分布式的,每個太陽能電池板旁邊都安裝了一個小型逆變器。該系統不是在轉換之前從所有面板流向單個逆變器,而是直接在面板上將直流電轉換為交流電。

      對于太陽能電池陣列設計復雜或屋頂具有一致陰影的家庭來說,微型逆變器是一個不錯的選擇。它們最大限度地提高了現場每個面板的性能,以減輕陰影的影響,并且您可以在每個面板上監控系統的輸出。

      微型逆變器的另一個好處是它們可以讓您在未來更輕松地擴展系統尺寸,因為每個新面板都帶有自己的逆變器。對于串式逆變器,逆變器的尺寸通常與最初安裝的面板數量相符,因此其設計目的不是為了處理額外的發電量。

      微型逆變器的缺點是它們比串式逆變器貴。此外,由于它們位于屋頂上,如果需要維修,維護可能更具挑戰性。

      微型逆變器最適合在復雜屋頂上實現最大能量輸出,其中面板面向不同方向,或有陰影問題的區域。

      功率優化器

      功率優化器是串式逆變器和微型逆變器之間的折衷方案。像串式逆變器一樣,來自面板的能量進入中央逆變器。然而,功率優化器位于單個面板旁邊,就像微型逆變器一樣。

      功率優化器的工作原理是在向串式逆變器發送功率之前優化電壓(從而調節直流電)。通過最大化每個面板的輸出,他們可以減輕陰影對任何單個面板的影響。

      如果您家的屋頂很復雜(想想有煙囪、山墻和其他障礙物的屋頂),那么功率優化器也可以幫助優化您的系統以應對這些挑戰。

      功率優化器的主要缺點是與基本串式逆變器相比成本增加,盡管它們的成本通常低于微型逆變器。與微型逆變器一樣,功率優化器會使維護變得更加復雜。

      如果您的屋頂更復雜,并且您正在尋求提高性能而不必投資微型逆變器,那么功率優化器是最佳選擇。

      混合逆變器

      混合逆變器是太陽能逆變器領域的最新成員?;旌夏孀兤魇枪夥孀兤骱碗姵啬孀兤鞯慕M合,您可以將其置于直串和優化的串配置中。

      混合逆變器的主要優點是它可以雙向轉換電能,因此它可以將太陽能電池板的直流電轉換為家用交流電,也可以將電網的交流電轉換為直流電來充電等太陽能電池或電動汽車。

      尋找備用能源選項的房主正在接受這項技術,因為您可以像傳統逆變器一樣安裝它,然后在為系統添加電池時不會產生大量額外成本。

      一旦你有了那個電池,你就可以從電網中提取能量給它充電,這樣你就可以在更實惠的時候儲存能量,然后在費率更高并且太陽能不能滿足你 100% 的能源需求時使用它。

      隨著電動汽車 (EV) 的使用越來越多,一些混合動力逆變器還具有能夠幫助為 EV 充電的額外好處。由于您可以將 EV 充電器直接連接到混合逆變器,因此您無需為主板升級支付更多費用。

      同樣,這里的主要缺點是成本,混合逆變器也類似于串式逆變器,因此它們不太適合更復雜的屋頂設計或遮陽。

      對于正在考慮儲能選項或計劃添加電動汽車以使用太陽能充電的人來說,混合逆變器是一個不錯的選擇。

    太陽能逆變器

      太陽能逆變器效率

      在逆變器將直流電轉換為交流電的過程中,一些能量以熱量的形式流失。更高質量的太陽能逆變器效率更高,因此它們可以轉換更多的電能,并且在此轉換過程中不會有很高的損耗。

      轉換效率因品牌而異,但大多數優質逆變器的效率都在 97% 至 99% 左右,因此能量損失相對較小。也就是說,陰影和其他因素會對能源系統效率產生影響,而您的光伏逆變器在最大限度地減少這些損失方面發揮著作用。

      太陽能逆變器尺寸

      逆變器制造商通常會指定其產品可以處理的輸入能量以及最大輸出功率。例如,最大輸入能量為 4,000 瓦的串式逆變器可以處理來自太陽能電池板的高達 4,000 瓦的能量。

      在現實世界中,您很少能達到逆變器的銘牌額定功率(在標準測試條件或 STC 下達到)。事實上,您的日?;顒幼罱K可能比銘牌額定功率低 ??20%。

      為了降低成本,通常選擇最大輸入功率低于太陽能電池板最大輸出的太陽能逆變器。這會導致在最大功率產生時出現一些削波,其中系統并非旨在處理面板可以產生的最大功率,因為??在大多數日子里您很少會看到該功率水平。

      逆變器削波

      設計太陽能發電系統時的一個關鍵步驟是確保光伏逆變器尺寸與太陽能電池陣列尺寸相匹配,以實現最佳功率轉換。您可能會驚訝地發現它通常不是完全匹配的,僅僅因為您擁有 5kW 的太陽能電池板并不意味著您會將它們與 5kW 逆變器配對。

      通常,選擇一種設計用于處理比太陽能電池板可以產生的最大電量少的電力的逆變器更具成本效益。當電池板產生逆變器無法處理的額外電力時,這稱為削波,因為系統會損失額外的電力。

      如果您將電力生產視為波浪,當太陽在天空中升起并提供更多直射陽光時,它會在白天上升,逆變器削波僅意味著波浪的最頂部被切斷。

      也就是說,“扔掉”這些額外的電力是有道理的,因為太陽能電池板陣列很少產生其最大輸出。最好將系統設計為處理預期的正常電量,即使這意味著在非常高效的日子里會損失一點容量。如果您設計一個可以處理最大發電量的系統,那么大部分生產能力在典型的日子里都沒有得到利用。

      當地太陽能逆變器規定

      優秀的太陽能安裝人員會知道您所在的地區是否有管理太陽能利用的具體規定,以及有關凈計量的任何規則和互連規定。例如,在許多州獲得凈計量資格要求您的太陽能系統遵守規定的最大規?;蜃畲竽茉瓷a量占您典型消耗的百分比。

      系統的大小限制通常取決于您的逆變器(而不是您的面板)的最大發電量,因為這決定了您的裝置可以反饋到電網的總電量。

      太陽能逆變器的成本是多少?

      將太陽能光伏逆變器的價格縮小到一個數字是很棘手的,因為每個系統設計都不同。光伏逆變器的要求取決于整體系統設計,并且可以根據您家的能源需求放大或縮小尺寸。

      此外,安裝人員通常批量購買并與供應商有直接關系,因此他們的成本可能與您直接購買的成本不同。

      串式逆變器的價格通常在 1,000 美元到 2,000 美元或更多之間,其中包括成本因素,例如系統大小、太陽能協議類型、賣方以及您所在地區的任何特定功能。

      功率優化器的價格通常在 50 美元到 200 美元或更多之間,但請記住,您需要為每個面板購買一個功率優化器,并且您還需要一個逆變器將它們連接起來。

      微型逆變器比串式逆變器更昂貴,并且可能比相同尺寸系統的類似串式逆變器的成本高出 1,000 美元或更多。請記住,可以以較低的增量成本調整組串逆變器的尺寸,因此兩倍大的組串逆變器不一定要貴一倍。相比之下,微型逆變器需要安裝在每個面板上,因此面板數量增加一倍可能會導致您的逆變器成本也增加一倍。

      太陽能逆變器能用多久?

      串式逆變器的預期使用壽命通常為 10 到 15 年,但如果將其安裝在涼爽且通風良好的位置并妥善維護,則它可以持續長達 20 年。

      微型逆變器和功率優化器最近進入該行業,因此有關其預期壽命的數據較少。也就是說,大多數制造商相信他們的產品可以比產品隨附的 20 到 25 年保修期更長。 

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