新型大功率太陽能模組對變流器的適配要求 - EnergyTrend

210mm 超高功率太陽能模組橫空出世. 作為技術升級的直接代表，Tier1 品牌系列的天合光能於近期推出了12 英寸210mm 矽晶圓的大尺寸 ... 伴隨著全球半導體技術和熱點的不斷升溫，中國半導體產業加大對產業頂尖技術的持續聚焦。

以12英寸晶圓為代表的最新一代半導體技術不斷地從晶圓產業持續向半導體其他領域外溢，而太陽能產業作為半導體產業和工業生產緊密相關的領域，受益於技術的反覆運算和降低成本的需求，也正式開啟了新一輪技術升級，從傳統6英寸晶圓向12英寸晶圓跨越。

210mm超高功率太陽能模組橫空出世作為技術升級的直接代表，Tier1品牌系列的天合光能於近期推出了12英寸210mm矽晶圓的大尺寸太陽能模組，使得模組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，這也為整個太陽能產業帶來了新的變局和挑戰。

根據天合156mm矽晶圓太陽能模組和210mm矽晶圓太陽能模組的電氣性能參數規格表所示（標準測試條件下），隨著太陽能模組功率的提升，最大功率點處的輸出電流也隨之增大。

如下圖所示，156mm矽晶圓415Wp太陽能模組最大功率點處的輸出電流（以下簡稱Impp）是10.15A；而210mm矽晶圓600Wp模組的Impp值已增大至17.34A。

若考慮到雙面模組的背面發電增益，Impp值還會略有增加。

另一Tier1系列太陽能模組廠東方日升，也於推出了基於210mm矽晶圓的600Wp+模組，其Impp值是18A。

而太陽能模組與變流器之間的匹配，主要體現在變流器與組串輸入電壓及組串輸入電流的二者匹配，但隨著太陽能模組功率的提升，對應的電壓與電流也在不斷拓寬，是否有一款合適的變流器無需技術端調整，即可匹配目前太陽能模組的發展需求，同時不增加系統BOS成本？這已成為太陽能專案業主及EPC迫切關心的問題。

變流器如何適配高電流大功率太陽能模組變流器，作為太陽能系統的核心部件，承擔著將太陽能模組直流電能轉換成饋入電網的交流電能的作用。

不同太陽能模組對於變流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太陽能模組/變流器可以工作的最大電壓範圍，目前主要有1000V（1100V）系統和1500V系統（註1）。

最大功率點工作電流Impp表示太陽能模組/變流器進行最大功率跟蹤時對應的最大電流；短路電流Isc則代表變流器組串輸入能達到的極限電流。

太陽能模組功率越大，Impp和Isc相應也會越大，對變流器輸入能力要求也更高。

SMASolarTechnologyAG作為太陽能產業變流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,並於2020年發佈了最新版本的基於多路MPPT技術的組串式變流器SunnyTripowerCORE2，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太陽能產業新一輪的技術升級，是目前業界低壓併網方案中，能夠最佳匹配12英寸210mm大矽晶圓太陽能模組的變流器產品。

SMASunnyTripowerCORE2產品圖SunnyTripowerCORE2技術參數210mm大尺寸矽晶圓太陽能模組，由於其矽晶圓表面積大，因此太陽能模組具有輸出功率大，電流大等特點。

傳統的156mm半片太陽能模組，其工作電流就已經接近11A，而採用210mm大矽晶圓技術的太陽能模組，其工作電流往往超過17A，結合目前業界常見的組串式變流器每路MPPT輸入電流往往只有26A的現狀，很容易發現，普通並網組串式變流器幾乎很難滿功率接入210mm大尺寸模組。

下面將SMASunnyTripowerCORE2組串式變流器和其他品牌組串式變流器在不同功率太陽能模組下接入能力進行對比。

不同變流器對應大尺寸矽晶圓模組接入能力對比圖156mm矽晶圓的415Wp太陽能模組，其開路電壓Voc=49.6V，考慮到太陽能模組負溫度係數，在1000V系統下每路組串接入18塊太陽能模組，由於其Impp電流較小，主流變流器直流側接入能力都能夠接滿。

但在210mm大矽晶圓600Wp太陽能模組時代，由於太陽能模組輸出功率劇增，最大功率點工作電流Impp遠遠超過13A（註2），因此傳統變流器每路MPPT僅能接入1個組串，這就導致傳統變流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變流器的數量，導致整個系統BOS成本增加。

如表1顯示，某100KW變流器型號A有9路MPPT，每路MPPT通道有兩路組串，但是在600Wp太陽能模組下，由於單串太陽能模組的Impp已經超過17A，因此該100KW型號變流器每路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。

考慮到太陽能模組負溫度係數，每個組串最大接入20塊太陽能模組，其最大接入能力為600Wp*20塊/串*1串*9路=108KW，而該變流器設計的最大輸出功率是110KW，意味著在210mm太陽能模組下，其利用率只有98%。

同理，某125KW變流器型號B最大接入能力為600Wp*20塊/串*1串*10路=120KW，在210mm太陽能模組下利用率只有87%。

而SMA全新的110KWSunnyTripowerCORE2變流器則由於具有超高的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模組下利用率達到131%。

再進一步，考慮210mm雙面模組的背面發電增益，如下圖所示，在10%背面發電增益時，其Impp值為18.5A，SunnyTripowerCORE2變流器仍然可以接入12串太陽能模組，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，SMASunnyTripowerCORE2變流器真可以完美匹配210mm大矽晶圓太陽能模組（註3），實現投資收益的最佳平衡。

SMA全系列變流器產品完美相容210mm超高功率太陽能模組事實上，不僅是SunnyTripowerCORE2這一款變流器，SMA全系列變流器設計理念均秉承超高的DC/AC容配比，這樣使得SMA變流器既能支援更高的模組超配，更是適配新時代大尺寸模組的不二選擇。

譬如，50KW功率的SunnyTripowerCORE1變流器，具有6路MPPT共12路組串輸入，在前述210mm雙面太陽能模組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SunnyCentral系列集中式變流器，其DC：AC容配比最大甚至可以達到2.5！針對最大電壓1500V太陽能系統，可以使用SMA150KW功率型號的SunnyHighpowerPEAK3組串式變流器或者SunnyCentral系列集中式變流器。

對於集中式變流器而言，由於在太陽能模組輸出端會先經過直流匯流箱匯流，因此在大尺寸模組適應性方面普遍比組串式變流器較好，在大型地面電廠應用大尺寸模組也依然推薦適配集中式變流器。

（資料、圖片來源：SMA）註1：戶用及工商業專案主要採用1000V太陽能系統，大型地面電廠主要採用1500V太陽能系統。

註2：M10182mm大矽晶圓尺寸下，雙面模組由於背面發電增益，其Impp值同樣也會超過13A。

註3：由於210mm模組的Impp值比182mm模組的大，因此適配210mm太陽能模組的變流器可以向下相容182mm及更小尺寸的太陽能模組。

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