Introducción detallada al inversor centralizado: inversor string frente a inversor centralizado

¿Qué es un inversor centralizado?

El modo de inversor fotovoltaico centralizado consiste en conectar muchos grupos fotovoltaicos paralelos en serie al mismo terminal de entrada de CC del inversor centralizado para el seguimiento de picos de potencia máxima y, a continuación, invertir y fusionar en la red. La capacidad única del inversor centralizado suele ser superior a 500 kW, y tiene las características de alta potencia única, bajo coste y fuerte regulación de la red, pero requiere una buena cooperación entre cadenas fotovoltaicas.

Cuando se produce un nublado, un sombreado parcial o fallos en cadenas individuales, la eficiencia global y la capacidad de potencia del sistema fotovoltaico se verán afectadas. El rango de tensión de seguimiento de potencia máxima del inversor centralizado es estrecho, la flexibilidad de configuración de los componentes es pequeña y el tiempo de generación de energía es corto, por lo que se requiere una sala de máquinas especial con función de ventilación y disipación del calor. Se utiliza principalmente en centrales fotovoltaicas terrestres a gran escala y otros lugares donde la luz se concentra uniformemente.

Principio de funcionamiento del inversor centralizado

Hay un gran número de cadenas fotovoltaicas conectadas centralmente, y la capacidad individual suele superar los 500 kW. El inversor centralizado es un tipo común de inversor fotovoltaico en el mercado. Su principio de funcionamiento consiste en combinar la corriente continua generada por el funcionamiento de múltiples módulos fotovoltaicos y realizar un seguimiento del pico de máxima potencia (MPPT), y luego concentrar el inversor para convertir y aumentar la corriente continua con el fin de lograr la generación de energía conectada a la red.

El inversor centralizado suele adoptar un MPPT de un solo canal, y un solo MPPT está equipado con 2-12 conjuntos de cadenas fotovoltaicas. La potencia de cada MPPT puede alcanzar 125-1000KW, y la capacidad de un solo canal suele ser superior a 500KW, lo que presenta las ventajas de una alta potencia y una gran capacidad.

Ventajas e inconvenientes del inversor centralizado

Ventajas del inversor centralizado

• El número de inversores centralizados es reducido, lo que facilita su gestión;
• El inversor centralizado tiene pocos componentes y una gran fiabilidad;
• Menos contenido armónico, menos componente de CC, alta calidad de potencia;
• El inversor tiene alta integración, alta densidad de potencia y bajo coste;
• El inversor centralizado dispone de completas funciones de protección y alta seguridad de la central;
• Con la función de ajuste del factor de potencia y la función de baja tensión, la red tiene una buena regulación.

Desventajas del inversor centralizado

• Cuestiones de seguridad. La caja combinadora de CC se utiliza en la solución centralizada. Debido al fusible de derivación de CC incorporado, existe riesgo de incendio continuo, ya que el panel solar estará en condiciones de funcionar mientras haya luz. Para los talleres distribuidos sobre tejado, conlleva graves riesgos de seguridad. No sólo se verán afectados los beneficios económicos de la propia central, sino que también se verán gravemente afectados otros equipos de la planta.
• En los tejados irregulares, un único inversor de 500 kW no puede aprovechar toda la superficie del tejado. Los inversores suelen estar sobrecargados o poco cargados, o sobreconfigurados o poco configurados.
• Múltiples tejados orientados, los paneles solares están parcialmente sombreados, lo que provoca la falta de coincidencia de las cadenas, y el MPPT de un solo canal conduce a una generación de energía relativamente baja; Al mismo tiempo, la pérdida de desajuste de cada cadena también conducirá a la pérdida de generación de energía.
• El mantenimiento del inversor debe correr a cargo de ingenieros profesionales. El fallo de un solo inversor tiene un gran impacto en la generación de energía y también supone un gran reto para la seguridad del personal de mantenimiento. Al mismo tiempo, hay muchos tipos de piezas de repuesto, y se tarda más de 3 días en localizar y reparar la avería, lo que afecta gravemente a los ingresos de generación de energía de los clientes.

● La tasa de fallos de la caja combinadora de CC es alta, y no se puede supervisar cada ramal, lo que aumenta el tiempo de localización de fallos. Debido a la volatilización del fusible, la tasa de fallos y el coste de mantenimiento son elevados, y se requiere sustitución y mantenimiento periódicos; El circuito es complejo, hay muchas uniones procesadas in situ, y la tasa de fallos es elevada; Tras 1~2 años de funcionamiento de algunos proyectos, la tasa de generación de energía efectiva es inferior a 90%;

● El esquema centralizado requiere una sala de inversores y las obras civiles correspondientes, y también necesita estar equipado con los correspondientes ventiladores, conductos de aire, detectores de humo, detectores de temperatura y otros equipos. Sin embargo, si se instala una central fotovoltaica en el tejado de una nave industrial tradicional, es posible que la sala de distribución de energía no pueda albergar el voluminoso inversor centralizado de 500K Wp. Al mismo tiempo, no sólo aumenta la complejidad de la construcción, sino también la inversión inicial y los costes de funcionamiento y mantenimiento.

● El inversor centralizado necesita refrigeración por aire forzado, y el consumo eléctrico de la sala de equipos es grande, con una media de al menos 300 W. Es necesario eliminar el polvo con regularidad, mantener el ventilador y cambiar el filtro de polvo.

● El rango de tensión MPPT del inversor centralizado es estrecho, generalmente de 450-820V, y la configuración de los componentes no es flexible. En días lluviosos y zonas con niebla, el tiempo de generación de energía es corto.

● No hay redundancia en el sistema centralizado de inversores conectados a la red. Si se produce un fallo y se desconecta, todo el sistema dejará de generar electricidad.

Comparación entre inversor monofásico e inversor centralizado

En el artículo inversor monofásicoHemos aprendido que el modo de funcionamiento del inversor fotovoltaico de cadenas consiste en realizar el seguimiento del punto de máxima potencia individual de una o varias cadenas de módulos fotovoltaicos. Una vez que el inversor se fusiona con la red de CA, un inversor de cadenas puede tener varios módulos de seguimiento del punto de máxima potencia, y la capacidad de una sola unidad suele ser inferior a 200 kW. Comparemos el inversor de cadenas y el inversor centralizado.

En 2016, los inversores presentes en el mercado eran principalmente inversores centralizados, con 63% de inversores centralizados y 32% de inversores de string. En 2021, el mercado de inversores fotovoltaicos seguirá dominado por los inversores centralizados y los inversores de string. Entre ellos, los inversores de cadenas representan 69,6%, y los inversores centralizados 27,7%. Diversas ventajas hacen que los inversores monofásicos recuperen el mercado dominante.

En los inicios del desarrollo fotovoltaico, el inversor centralizado siempre ha sido la primera opción para la construcción de proyectos fotovoltaicos. Tiene muchas ventajas, como menos componentes, menos puntos de fallo, alta integración y alta densidad de potencia, y su cuota de mercado también ocupa firmemente el primer puesto. Sin embargo, con el profundo desarrollo de la industria, han surgido los inversores monofásicos, y su cuota de mercado no ha dejado de aumentar, principalmente por las siguientes razones.

En primer lugar, los inversores centralizados se utilizan principalmente en grandes sistemas de generación de energía, como las centrales eléctricas del desierto y las centrales eléctricas terrestres. Con el desarrollo de la fotovoltaica distribuida, han empezado a surgir los inversores de string debido a su reducido tamaño, que reducen los costes y mejoran la competitividad en la producción a gran escala.

En segundo lugar, al tiempo que mantiene su propia ventaja de volumen, la potencia de los inversores de cadenas se ha hecho cada vez mayor, y el ámbito de aplicación se ha ampliado continuamente, erosionando el mercado de los inversores centralizados, y la cuota de mercado natural también aumentará.

La tercera es el amplio mercado de los inversores monofásicos, que atrae cada vez a más empresas a participar, la mejora continua de la innovación tecnológica y más y mejores soluciones. A su vez, ha sido favorecido por más clientes, formando un buen ciclo.

Reflexión final

En la batalla entre inversores centralizados y de cadenas, el mayor beneficiado es el usuario. En el futuro, en la selección y el diseño de centrales eléctricas, habrá más opciones para los inversores. La topología del inversor ya no es la clave. Decir simplemente que el inversor es bueno no tiene sentido. La solidez técnica, el precio y el servicio posventa del fabricantes de inversores fotovoltaicos son los factores decisivos.