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2025 年 3 月 25 日

削税:把能源留在餐桌上

太阳能组件 的意外成本,以及如何避免。
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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。

示例:一块425W的组件 325W的微型逆变器,在峰值性能下将导致100W的潜在能量输出受限。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

鉴于微型逆变器与大功率组件搭配使用的情况十分普遍,功率削减现象并不罕见。在许多情况下,人们之所以选择组件不匹配的方案,是为了避免为更高功率的微型逆变器多花钱。然而,这些微小的损耗累积起来也是相当可观的。

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。

使用300W微型逆变器时,按组件 和位置划分的第1年因限流造成的发电量损失

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

如果组件 总组件 超过串式逆变器的额定功率,串式逆变器系统也会发生削波。只要直流/交流比大于1,这种情况就可能发生,而这种情况很常见。

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:限幅操作按组件进行,分别限制每个组件输出
  • 串式逆变器:在没有电池的情况下,只有当组件阵列 超过逆变器容量时才会发生削波,从而平滑峰值并减少多向系统中的损耗。若与直流耦合电池配合使用进行充电,则不会发生削波。

结论:即使在无电池且直流/交流转换比相近的情况下,组串式逆变器的削波现象也比微型逆变器更轻微。由于该话题比本文所述更为复杂且涉及诸多细节,您可在此处查阅包含具体示例和详细说明的章节:附录:削波现象对比:组件级电力电子设备 . 优化器。

如何避免削波损失

微型逆变器和优化器通常被归类为一种名为组件级电力电子设备的技术类别。但由于优化器具有直流耦合的优势,其工作量较小,且组件 产生的能量组件 输送至电池,从而避免了通常会产生的削波和往返转换损耗。组件级电力电子设备 部分原因在于它们提供了组件 优化、监控和快速关断功能——这些正是安装商和业主所期望和要求的功能。TigoTS4-A TS4-X(额定功率分别为700W和800W)等优化器不仅具备这些备受追捧的功能,还能兼容高性能太阳能组件。

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 " ‍

微型逆变器的功率削减现象确实可能会随着时间的推移而减轻。但实际程度可能低于宣传所称。许多用户会援引Enphase关于功率削减的技术简报作为证据。 然而,该简报假设第一年后的衰减率为0.4%。在EnergySage 2024年上半年报告中占比最大的REC组件,其保修条款中明确规定第一年后的保证性能衰减率低于0.25%。该保修承诺“到第25年末,实际输出功率至少达到额定功率的92%”。 因此,组件 仍组件 输出414W或更高功率;这代表的是最大性能衰减值,而非平均值。此外,尽管Enphase微逆变器的保修条款中未包含性能保证,但其简报中却未提及微逆变器最大输出功率的任何衰减。很难找到一种电子设备,在经历数十年的日常运行和热循环后,其性能不会受到影响。

"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"

上文已对此主题进行了介绍,您可点击此处阅读深入解析:附赠内容:限幅对决:组件级电力电子设备 . 优化器

结论

随着组件 提升,限流成本也随之增加。这种“限流成本”在太阳能项目整个生命周期内最高可达10,724美元,但这是可以避免的。当电池与直流耦合式逆变器配合使用时,多余的太阳能发电量可以用于给电池充电,从而完全避免限流。值得庆幸的是,电池系统正迅速成为行业标准。

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。

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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):

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
  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:削波对决:并非所有直流:交流比率都相同
  8. 术语表

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