태양광 발전 시스템의 핵심 장비인 인버터는 태양광 모듈에서 생성된 가변 DC 전압을 주 주파수의 AC 전력으로 변환하는 데 사용됩니다. 이는 태양광 어레이 시스템의 중요한 시스템 균형 중 하나입니다. 현재 시중에 나와 있는 일반적인 인버터는 중앙 집중식 인버터, 스트링 인버터 및 마이크로 인버터입니다. 아래에서는 이 세 가지 유형의 인버터를 비교 분석해 보겠습니다.
1 중앙 집중형 인버터
인버터 기술은 여러 개의 병렬 광전지 스트링을 동일한 중앙 집중식 인버터의 DC 입력 단자에 연결하는 것입니다. 일반적으로 고전력 시스템에는 3상 IGBT 전력 모듈이 사용되고, 저전력 시스템에는 전계 효과 트랜지스터가 사용됩니다. 동시에 생성된 전기 에너지의 품질을 향상시키기 위해 DSP 변환 컨트롤러가 사용되어 이를 사인파 전류에 매우 가깝게 만듭니다. 일반적으로 10KW 이상의 대형 태양광 발전소 시스템에 사용됩니다.
중앙집중식 인버터는 일반적으로 공장, 사막 발전소, 태양광이 균일한 지상 발전소 등 대규모 발전 시스템에 사용됩니다. 시스템의 총 전력은 대개 메가와트 수준 이상으로 큽니다.
주요 이점은 다음과 같습니다.
1. 인버터 대수가 적어 관리가 용이하다.
2. 인버터는 부품 수가 적고 신뢰성이 높습니다.
3. 낮은 고조파 함량, 낮은 DC 성분 및 높은 전력 품질;
4. 인버터는 높은 통합성, 높은 전력 밀도 및 저렴한 비용을 가지고 있습니다.
5. 인버터는 완벽한 보호 기능과 발전소의 높은 안전성을 갖추고 있습니다.
6. 역률 조절 기능과 저전압 라이드 스루 기능을 갖추고 있으며 그리드 조절 성능이 우수합니다.
주요 단점은 다음과 같습니다.
1. DC 결합기 박스의 오류율이 높아 전체 시스템에 영향을 미칩니다.
2. 중앙집중형 인버터의 MPPT 전압 범위는 일반적으로 450-820V로 좁으며 구성 요소 구성이 유연하지 않습니다. 날씨가 흐리고 안개가 낀 지역에서는 발전 시간이 짧습니다.
3. 인버터 기계실의 설치 및 배치가 어렵고 전용 기계실 및 장비가 필요합니다.
4. 인버터 자체는 많은 전력을 소비하며 컴퓨터실의 환기 및 방열에 많은 전력이 소비되므로 시스템 유지 관리가 상대적으로 복잡합니다.
5. 중앙 집중식 그리드 연결 인버터 시스템에서 구성 요소 배열은 두 개의 합류점을 통해 인버터에 도달합니다. 인버터의 최대 전력 추적 기능(MPPT)은 각 구성 요소의 작동을 모니터링할 수 없으므로 각 구성 요소를 최적의 작동 지점으로 유지하는 것이 불가능합니다. 구성 요소에 오류가 발생하거나 그림자로 인해 차단되면 전체 시스템의 발전 효율에 영향을 미칩니다.
6. 중앙 집중식 그리드 연결 인버터 시스템에는 이중화 기능이 없습니다. 오류가 발생하면 전체 시스템의 전력 생산이 중단됩니다.
2 스트링 인버터
스트링 인버터는 각 태양광 스트링(1-5kw)이 DC 끝에서 최대 전력 피크 추적과 AC 끝에서 병렬 그리드 연결이 있는 인버터를 통과하는 모듈식 개념을 기반으로 합니다. 오늘날 국제 시장에서 가장 인기 있는 인버터가 되었습니다.
스트링 인버터는 주로 중소형 옥상 태양광 발전 시스템과 소규모 지상 발전소에 사용된다.
주요 이점은 다음과 같습니다.
1. 스트링 인버터는 각 태양광 스트링이 인버터에 해당하는 모듈식 설계를 채택합니다. DC 끝은 최대 전력 추적 기능을 갖고 있으며 AC 끝은 그리드에 병렬로 연결됩니다. 스트링 간의 모듈 차이와 그림자 방해물에 영향을 받지 않는 동시에 태양광 모듈과 인버터의 최적 동작점 간의 불일치를 줄이고 발전량을 극대화할 수 있다는 장점이 있습니다.
2. 스트링 인버터의 MPPT 전압 범위는 일반적으로 250-800V 범위로 넓습니다. 구성 요소nt 구성은 더 유연하며 날씨가 흐리고 안개가 낀 지역에서는 발전 시간이 더 길어집니다.
3. 스트링형 그리드 연결형 인버터는 부피가 작고, 무게가 가벼우며, 운반 및 설치가 매우 용이합니다. 전문적인 도구와 장비가 필요하지 않으며 전용 유통실도 필요하지 않습니다. 다양한 용도로 건설을 단순화하고 토지 점유를 줄일 수 있습니다. DC 라인 연결에는 DC 결합기 박스나 DC 배전 캐비닛도 필요하지 않습니다. 스트링형은 자체 전력 소모가 적고, 장애 영향이 최소화되며, 교체 및 유지 관리가 용이하다는 장점도 있습니다.
주요 단점은 다음과 같습니다.
1. 동일한 보드에 전력 장치와 신호 회로가 포함된 많은 전자 부품이 있으므로 설계 및 제조가 어렵고 신뢰성이 약간 떨어집니다.
2. 전원 장치의 전기적 간극이 작아서 고지대 및 옥외 설치에 적합하지 않습니다. 바람과 햇빛에 노출되면 케이스와 방열판이 쉽게 노화될 수 있습니다.
3. 절연 변압기 설계가 없으면 전기 안전성이 약간 떨어지며 박막 구성 요소의 음극 접지 시스템에 적합하지 않습니다. DC 구성 요소는 크기가 크며 전력망에 상당한 영향을 미칩니다.
4. 여러 대의 인버터를 병렬로 연결하면 총 고조파가 높아 단일 인버터의 THDI를 2% 이상으로 제어할 수 있습니다. 그러나 40개 이상의 인버터를 병렬로 연결하면 총 고조파가 중첩되어 억제하기 어렵습니다.
5. 인버터 수가 많으면 전체 고장률이 증가하여 시스템 모니터링이 어려워집니다.
6. DC 회로 차단기와 AC 회로 차단기가 없고 DC 퓨즈가 없으면 시스템 오작동 시 분리하기가 쉽지 않습니다.
7. 단일 인버터는 제로 전압 라이드 스루 기능을 달성할 수 있지만 여러 기계가 병렬로 연결된 경우 기능, 무효 전력 조절, 유효 전력 조절 및 기타 기능을 통해 제로 전압 라이드를 달성하기가 어렵습니다.
3 마이크로 인버터
마이크로 인버터는 패널 수준에서 최대 전력 지점 추적을 달성할 수 있으며 중앙 인버터에 비해 장점이 있습니다. 이를 통해 각 모듈의 출력 전력을 최적화하여 전체 출력 전력을 최대화할 수 있습니다.
주요 이점은 다음과 같습니다.
1. 하나 또는 여러 모듈에 장애가 발생하더라도 시스템은 여전히 고가용성으로 그리드에 전기를 계속 공급할 수 있습니다. 시스템 신뢰성을 향상시키기 위해 다중 중복 모듈을 선택적으로 구성할 수 있습니다.
2. 유연한 구성으로 사용자가 국내 시장의 재정 능력에 따라 태양광 전지를 설치할 수 있습니다.
3. 로컬 마스킹으로 인한 그림자가 출력 전력에 미치는 영향을 효과적으로 줄입니다.
4. 고전압 전기가 없고 설치가 더 안전하고 간단하며 빠르며 유지 관리 및 설치 비용이 낮고 설치 서비스 제공업체에 대한 의존도가 감소합니다.
5. 각 인버터 모듈의 발전량을 늘리고 최대 전력을 추적함으로써 단일 구성요소의 최대 전력점을 추적할 수 있어 태양광 발전 시스템의 발전량을 25%까지 크게 늘릴 수 있습니다.
주요 단점은 다음과 같습니다.
1. 마이크로 인버터의 적용 시나리오는 일반적으로 옥상 가구에 적합하지만 적용이 제한적입니다.
2. 마이크로 인버터의 가격은 중앙 집중식 인버터 및 스트링 인버터에 비해 상대적으로 높습니다.
비교 분석을 통해 스트링 인버터는 고장률, 시스템 안전성, 운영 및 유지 관리 비용 측면에서 중앙 집중식 인버터 및 마이크로 인버터에 비해 장점이 있습니다. 이는 더 나은 시스템 신뢰성을 가지며 발전소의 장기적으로 안전하고 안정적인 운영을 보장할 수 있습니다.