博客

2025 年 3 月 25 日

削税:把能源留在餐桌上

太阳能电池组件剪切的惊人成本,以及如何避免剪切。
点击观看网络研讨会全文
箭头
Microinverter Tax | 3) Clipping Tax:把能源留在餐桌上
剪辑入门

当太阳能电池组件产生的直流电能超过逆变器可转换为可用交流电能的能力时,就会出现削波。多余的能量被 "削波",从而造成浪费。

举例说明:一个 425 瓦的模块与一个 325 瓦的微型逆变器配对后,在峰值性能下将产生 100 瓦的潜在能量输出。如图 5 所示。

图 5:剪切示意图
剪切看起来像什么

在太阳能系统输出图形中很容易发现削波。当发生削波时,图表会显示一个扁平的峰值,表明系统的发电量低于其所能达到的发电量。在 reddit/r/solar 上快速浏览一下 "削波 "现象,就会发现许多房主想知道为什么他们的发电量会出现上限的例子。其中一些评论强调了业主们如何越来越多地意识到削波现象,并关注其对系统性能的影响。

图 6:带削波的微型逆变器生产曲线。来源:Reddit.com/r/solarReddit.com/r/solar

剪报的财务影响

鉴于微型逆变器与更大容量的模块配对的普遍性,削波并不是一个罕见的现象。在许多情况下,模块与微型逆变器不匹配的原因是没有花更多钱购买更大功率的微型逆变器。然而,所有这些微小的损失都会累积起来。

对于一个 15 千瓦的住宅太阳能发电装置而言,每年 3% 的削波就会使其终生节省 10,724 美元(19% 的容量系数,0.30 美元/千瓦时,5% 的电费递增率,25 年)。使用相同的假设,2% 的剪切会减少 7149 美元的节余,1% 的剪切会减少 3575 美元的节余。

在图 7 中,一家领先的微型逆变器供应商进行的性能分析表明,削波量因太阳能条件的质量(每个确定的城市都不同)和组件的瓦数而异。

在使用 300 瓦微型逆变器的情况下,按模块瓦数和位置分列的削波造成的第 1 年产量损失

图 7:剪枝造成的产量损失。来源:Enphase来源:Enphase

组串式逆变器也会发生剪切,但方式不同

如果组合模块的功率超过组串逆变器的功率,组串逆变器系统也会发生箝位。当直流与交流的比率大于 1 时,就会出现这种情况,这很常见。

但是,采用直流结构的系统中的组串逆变器有一个特殊功能:当与直流耦合电池配对时,逆变器铭牌之外的能量可用于为电池充电。

图 8 说明了在太阳能产量超过逆变器最大(交流)容量的情况下,直流耦合逆变器性能与微型逆变器性能之间的差异。

图 8:直流耦合电池与微型真空吸尘器(交流耦合)的削波比较

使用直流耦合蓄电池时,多余的太阳能可以为蓄电池充电。使用交流耦合蓄电池或微型逆变器系统时,多余的能量会被截断。

即使不使用电池,组串式逆变器也能发挥更好的性能

目前没有部署蓄电池的安装人员通常认为,如果直流与交流的比例相同,组串系统与微型逆变器系统之间就没有削波差异。但这是存在的。

  • 微型逆变器:削波发生在每个模块上,对每个模块的输出单独封顶
  • 组串逆变器: 在没有电池的情况下,只有当组合阵列输出超过逆变器容量时才会发生削波,从而平滑峰值并减少多方向系统的损耗。如果搭配直流耦合电池充电,则不会出现削波。

一句话:即使没有电池,直流:交流比例相似,组串逆变器的损耗也会低于微型逆变器。由于这个问题比这里描述的更为复杂和细致,因此可以在这里找到包含具体例子和细节的章节:奖励:削波对决:MLPE 与优化器。

如何避免削波损失

微型逆变器和优化器通常被归入一个技术类别,称为模块级电力电子器件(MLPE)。但是,由于优化器具有直流耦合的优势,因此它们的工作较少,而且模块中的能量可以输送到电池中,而不会产生通常的削波和往返转换损耗。MLPE 广受欢迎的原因之一是,它们提供模块级优化、监控和快速关机功能,而这些功能正是安装人员和业主所希望和要求的。像 Tigo 的 TS4-A-O 和 TS4-X-O(额定功率分别高达 700W 和 800W)这样的优化器在提供这些需求功能的同时,还能适应高性能太阳能模块。

对剪报斯坦兹的反驳

削波是业主和安装人员的热门话题,部分原因是生产曲线的平顶非常明显。只要浏览一下太阳能留言板,很快就会发现一些房主在张贴剪切图。这些帖子通常会得到以下回复之一:

‍"别担心,时间长了就会好的 " ‍

随着时间的推移,微型逆变器的削波确实可能会减少。但可能比宣传的要少。许多用户会将Enphase关于削波的技术简介作为证据。然而,该简报假定第一年后的衰减率为 0.4%。在 EnergySage 的上半年报告中,REC 模块的报价所占比例最大,其质保书中保证第一年后的性能下降率低于 0.25%。保修期保证 "到第 25 年底,实际输出功率至少达到铭牌输出功率的 92%"。因此,450 瓦的组件仍可保证输出 414 瓦或以上的功率;这是最大性能下降,而不是平均值。此外,尽管 Enphase 的微型逆变器质保中没有性能保证,但其简介中并未提及微型逆变器最大输出功率的任何下降。很难说有哪种电子设备在每天的运行时间和热循环中不会在数十年的运行中受到性能影响。

"不值得投资升级到更高瓦数的微型逆变器"。

如果有人在比较微型逆变器与微型逆变器,那么这种说法是合理的;因为瓦数更高的微型逆变器价格更高。但是,为了避免削波,真正的(中性的)比较应该是微型逆变器和组串逆变器之间的比较。

"实际上效率更高"

这种说法通常是指逆变器的效率曲线,它表明逆变器在接近最大容量时运行效率更高。此外,瓦数较高的微型逆变器通常具有较高的启动电压。因此,升级到高瓦数的微型逆变器意味着系统的 "唤醒 "时间比低瓦数的微型逆变器晚,会错过低光照时间的生产。从图 9 中可以看出这一点。

图 9:带有输出和启动电压的微型逆变器模型。来源:Enphase来源:Enphase

升级到更高瓦数的微型逆变器除了会增加成本外,还可能对效率和运行小时数产生负面影响。这确实是一个需要考虑的权衡问题。但同样,这种说法是将微型逆变器与微型逆变器进行比较。相比之下,Tigo 组串式逆变器在一个组串中所有模块的电压都达到 80V 时开始发电,这意味着只要一个组串中的模块工作在低端生产频谱(8 个模块组成的组串,每个模块的电压仅为 10V),就可以开始发电。

"组串式逆变器也会发生故障"

上文介绍了这一主题,点击此处可深入了解:奖励:剪辑对决:MLPE 与优化器

结论

随着组件瓦数的增加,削波的成本也随之增加。在太阳能项目的整个生命周期内,这种 "削波税 "的成本可高达 10,724 美元,但它是可以避免的。当蓄电池与直流耦合逆变器配对时,多余的太阳能发电量可以为蓄电池充电,从而完全避免削波。值得庆幸的是,蓄电池正迅速成为一种常态。

此外,电池还会给微型逆变器带来额外的损耗,我们将在下一章 "转换税 "中详细介绍:交流耦合电池的隐性成本。

想要更多?

网络研讨会: 4 月 15 日(美国税收日),我们将举办网络研讨会,深入探讨微型逆变器税收系列的细节。 在此注册参加网络研讨会。

以下是本系列所包含章节的完整列表(链接将随着章节的出版而添加):

  1. 摘要:不断增长的微型逆变器税收
  2. 趋势线:太阳能产业的重大变化
  3. 削税:把能源留在餐桌上(本章)
  4. 转换税:交流耦合电池的隐性成本
  5. 装备税:装备越多,问题越多
  6. 解决方案是直流:直流优化器、直流耦合电池
  7. 奖励:剪辑对决:MLPE 与优化器
  8. 术语表

分享

新闻文章

查看全部
上一篇
下一个

博客文章

查看全部
上一篇
下一个
注册我们的通讯
谢谢你的报名!
糟糕!在提交表格时出了点问题。提交表格时出了点问题。