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太陽能逆變器是整個光電系統的心臟,當模組將太陽能轉換成DC電流後,需要逆變器將DC轉換成AC電流才能讓家中的電器運作。市場上最常見的太陽能電力電子技術有串列型逆變器、優化器和微型逆變器,我們將在這篇文章中跟各位分享各個技術的優缺點,讓您可以在全盤了解後做出最好的投資決定。

串列型逆變器、優化器和微型逆變器的優缺點

串列型逆變器、優化器和微逆變器主要差別在於電力電子元件安裝的位置,以下為不同優缺點的一覽表。

逆變器技術優點缺點
串列型逆變器容易保養只能監控串列的發電資料
技術成熟,可靠度佳只能MPPT優化串列
價格便宜未來擴充系統需要購買新的逆變器
優化器單片MPPT可減少區域性遮蔭對發電的影響未來擴充系統需要購買新的逆變器
可監控單片發電資料屋頂上的電子元件不易維修
可針對單片模組快速關斷
微型逆變器單片MPPT可減少區域性遮蔭對發電的影響價格最貴
可監控單片發電資料屋頂上的電子元件不易維修
可針對單片模組快速關斷
未來擴充系統很簡單
和市電一樣的低電壓相對安全

接下來我們將一一分析每種逆變器技術的差異。

串列型太陽能逆變器
串列型逆變器。

什麼是串列型逆變器?

串列型逆變器是市場上最常見、也最成熟的逆變器技術,此技術造就了傳統逆變器大廠如SMA台達電Fronius、和KACO,串列型逆變器可將模組矩陣發出的DC電流轉換成匹配市電的AC輸出。

串列型逆變器的原理

在一個串列型逆變器系統中,每一個模組串只需要使用一個逆變器,一整串模組需要疊加到幾百伏特的高電壓才能啟動逆變器,每個逆變器的MPPT可優化整串模組的發電輸出,讓系統在任何日照下都維持在最佳發電狀態。

 

串列型逆變器通常安裝在一樓或方便維修的地方,所以此種太陽能系統比較好維護。

區域性的遮蔭對太陽能發電的影響

因為串列型逆變器只能優化整串模組的發電效率,當鳥屎、樹葉、煙囪等障礙物造成區域性遮蔭,逆變器的MPPT演算法無法將發電衰退的模組獨立優化,當遮蔭和無遮蔭的模組發電效能出現差異,整串模組的發電輸出將全面下降。

 

什麼是MLPE?

MLPE是模組端電力電子元件的縮寫,是一種逆變器技術架構在每片模組背後安裝電子元件,可逐一模組達到MPPT優化的功能,並有效解決太陽能系統區域性遮蔭的問題。

MLPE的主要優點

MLPE在每一片太陽能板背後都安裝了電力電子元件,讓每片模組可個別被MPPT優化發電輸出,除此之外也有其他特殊的優點。

模組端MPPT

模組端MPPT可獨立優化各個模組,不論是被遮蔭或髒汙影響的模組,其發電輸出可跟正常模組分開,所以即使同一個系統中有區域性遮蔭,正常的模組還是可以維持在最佳發電狀態。

模組端監控系統

分散式的MLPE可個別測量模組的發電資料,所以在監控系統上能看到每個獨立模組的發電資料,讓維運人員更即時的找到問題模組的位置

快速關斷功能

其中一個太陽能系統的缺點是在白天火災時,如果消防隊要對系統灑水救火,會有觸電的風險,而MLPE的存在可以輕易的快速關斷一個模組的發電輸出,讓消防人員在救火時更安全。最常見的MLPE有優化器和微型逆變器,我們將逐一討論兩個的差異。

優化器串列型逆變器
優化器需要搭配串列型逆變器。

什麼是電力優化器?

電力優化器的設計架構將逆變器中的MPPT元件跟主要的逆變器分開,並在每片模組上安裝獨立的MPPT電路,解決區域性遮蔭的問題。業界領先的優化器品牌有SolarEdgeTigo

優化器的原理

優化器的MLPE元件主要功能是把太陽能板的非穩壓DC輸出轉換成穩壓的DC電流,再輸入串列型逆變器,除了在每個模組上安裝優化器以外,太陽能系統的安裝架構和串列式系統相同。

 

因此一個SolarEdge逆變器通常安裝在容易維護的位置,而安裝在模組背後的優化器需要有極高的可靠度,避免在使用的過程中萬一出現損壞,需要維修人員爬到屋頂上更換。

太陽能微型逆變器 enphase
微型逆變器。

什麼是微型逆變器?

微型逆變器主要是將一個低電壓、低功率的逆變器縮小並提升可靠度,安裝在每一片模組上。業界知名的微型逆變器是Enphase

微型逆變器的原理

微型逆變器的設計比傳統逆變器輕巧,可以輕易的在每片模組背後安裝一台逆變器,直接將模組的DC輸出轉換成AC再併聯起來增加整體系統的容量。這種系統有別於傳統逆變器,使用併聯的設計,因此在安裝時不需要思考串聯模組的數量,所以在設計上更簡單。

 

雖然微型逆變器擁有MLPE的各項優點,但是因為安裝在屋頂上的元件相對複雜,所以微逆變器價格比較貴,而且沒有其他技術可靠。

您應該選擇哪一種逆變器技術?

您選擇逆變器的決定應該跟所需要安裝的太陽能應用有關。

逆變器技術應用
串列型逆變器電廠型和商用型
優化器商用型和住宅型
微型逆變器住宅型

地面型電廠以及大型商用系統會有較多的價格考量和維運需求,所以可以考慮價格優惠和易維修的串列型逆變器。如果商用型系統偶爾會有遮蔭,可以考慮使用優化器強化遮蔭時的發電量,並使用單片模組監控系統增加維運效率。微型逆變器最適合小型的家用型屋頂,主要是因為小屋頂不好設計模組串列,最適合併聯型的微型逆變器。

如果要進一步了解有成精密的太陽能模組技術,請聯絡我們。