眾所周知,光伏電站直流側是電站故障的重災區。在傳統的光伏系統中,光伏電站直流側存在著(zhù)直流高壓,電壓通常高達600-1000V,由于光伏組件接頭接點(diǎn)松脫,接觸不良、電線(xiàn)受潮、絕緣破裂等原因而極易引起直流拉弧現象。直流拉弧會(huì )導致接觸部分溫度急劇升高,持續的電弧會(huì )產(chǎn)生3000-7000℃的高溫,并伴隨著(zhù)高溫碳化周?chē)骷?,輕者熔斷保險、線(xiàn)纜,重者燒毀組件和設備引起火災。據知名光伏網(wǎng)站統計,在光伏電站的火災中,80%以上的電站著(zhù)火是由于直流側的故障,由直流高壓引起的電弧火花是光伏火災的“元兇”。

可見(jiàn),在傳統光伏系統中,直流高壓帶來(lái)極大的安全隱患。特別在屋頂項目中,直流拉弧起火將會(huì )波及建筑物自身并威脅建筑物內的人員財產(chǎn)安全。所以,在屋頂項目中,光伏電站的安全性是首要關(guān)注的問(wèn)題,需要從光伏逆變器設備角度以及光伏電站系統設計角度(本文暫不分析)綜合考慮加以解決。
如圖1所示,微逆系統中為每個(gè)光伏組件配一個(gè)可以直接交流輸出的逆變器,一方面使光伏組件之間完全解耦,以實(shí)現所有組件的精準控制,另一方面又直接避免了光伏組件串聯(lián)所帶來(lái)的高壓風(fēng)險。在屋頂光伏項目中,與傳統光伏系統相比,微逆系統在火災預防上有以下技術(shù)優(yōu)勢:

圖1微逆系統圖
如前所述,傳統光伏系統中,直流側光伏電池經(jīng)過(guò)串聯(lián)構成一條200V~600V或甚至更高的高壓直流母線(xiàn)然后接入逆變器,在安裝過(guò)程中容易引發(fā)對工程人員的電擊傷害,在長(cháng)期運行過(guò)程中更有絕緣損壞或連接件接觸不良導致的直流電弧風(fēng)險,電弧溫度可達數千度從而引發(fā)火災,造成火災或人身傷害。
同時(shí),傳統光伏系統還要面臨以下業(yè)內難題:直流保護器件更貴,比交流保護器件可靠性低,高壓直流電弧難以分斷;光伏組件呈電流源特性,過(guò)流后電流不會(huì )明顯變大,使保護變得更加困難;有光的時(shí)候就有電能產(chǎn)生,難以切斷,發(fā)生故障尤其是火災后對救援與滅火人員造生威脅。

圖2系統電壓對比圖
在微逆系統中,由于每個(gè)光伏組件獨立接入逆變器,因此系統最高直流電壓為光伏電池開(kāi)路電壓,大約在40V左右,安裝和使用過(guò)程中非常安全,無(wú)電擊及拉弧起火風(fēng)險,從根本上解決了傳統系統中高直流電壓的業(yè)內難題。
綜上,單純從逆變器角度來(lái)看,低電壓、無(wú)直流電弧風(fēng)險的微型逆變器在火災預防上可以說(shuō)是無(wú)逆變器能出其右。