PHOTON Info

PHOTON实验室从2007年开始成功进行逆变器测试，以便读者了解一台设备是否达到标准。实验室根据PHOTON定义的整体效率指标，给予逆变器从A++ 到E的评级。

从2007年开始，PHOTON实验室开始采用自己设计的逆变器测试方法，并定期发布逆变器测试结果。为使测试结果易于理解，编辑们从学校的成绩报告单中吸取灵感，制定了一套评级系统，为逆变器进行从A到E的评级。最高的评级（A级）又细分为A、A+或A++。这是很有必要的，因为有的设备性能相对其竞争对手高出不少，需要更为细致的划分。效率非常低下的逆变器将获得E级的评级，也就是说它根本不值得购买 — 简言之就是产出的电力中有极大一部分或被转换成热量或不被吸收，导致在上网电价补贴方面的损失甚至超过了设备本身的成本。从这个意义上讲，这样的设备即便是免费赠送也成本过高。为确定评级，我们首先需要确定相应级别所对应的效率水平，而峰值效率和欧洲效率用在此处都不太恰当，因此PHOTON实验室决定自行定义一个效率值，其对设备效率的体现能力将远远超过了传统的效率数据，不仅如此，PHOTON实验室这一评级系统目的还在于对单个设备进行更好的比较。

MPPT效率、转化效率和整体效率的图表（见第5页）证明了这些数值取决于输入电压VMPP和输入功率PDC。MPP电压范围被分为20级而直流功率范围则是24级。其结果是480条不同的太阳能发电曲线，而每一条曲线有一个75%的填充因数。

480个单独的测量构成了一个三维图表的基础。图表中的第三维是颜色，它表示在不同VMPP和PDC水平下获得的所有转化效率。色谱和它与测量结果的相关性显示在图表旁边。输入电压VMPP（在制造商规定的范围内）在Y轴上按照绝对值提供，规定的功率PMPP在X轴上却按照相对数显示。这是根据逆变器的额定输入功率PDCNom和给出的额定功率PMPP的百分比部分进行了标准化。这个范围究竟可以从100%的标注功率中延伸出多远取决于制造商的规定。

如果制造商规定的最大MPP电压接近最大的直流电压，当使用晶硅组件时，阴影线区域显示出逆变器有所限制，在这块区域之下，另外一个反向阴影线的区域表示使用薄膜组件时出现的局限性。

MPPT调整效率通过比较可供直流功率(PMPP)和逆变器所吸收的直流功率进行计算。它帮助深度了解逆变器静态MPP跟踪表现，以及太阳能发电机如何完善地吸取了逆变器预定的PMPP功率。

转化效率表示逆变器提供的交流功率PAC和逆变器的直流侧所吸取的功率PDC之间的关系。在图表上方和右边的两者均是三维图表中显示的截面。这些表示了效率对标准功率的依赖性，以及在VMPP电压时的效率。在右方顶部，展示了逆变器的运行范围与MPP电压范围和MPP功率的关系。

整体效率是根据所有480个测量的转化效率和MPPT调整效率之积进行计算的。这个图表按照与转化效率相似的方式安排。

显示加权转化效率的这个图表揭示了在中等辐照（欧洲效率）和基于加利福尼亚能源委员会（CEC）定义的高等辐照（加利福尼亚效率）下，在整个MPP范围内测量得到的效率水平。

显示不同VMPP电压下效率的图形展示了在不同电压下的额定功率PMPP的转换效率进程，包括最小和最大MPP电压(VMPPmin和VMPPmax)，以及逆变器达到最大效率(VMPPηSumMaxMin)时的最低MPP电压数值。这些水平中的每一个最大数值都标注在图表上。当VMPPηSumMaxMin 和 VMPPmin 或 VMPPηSumMaxMax 及VMPPmax的曲线一样时，仅显示一张图，标出相应的值（VMPPmin 及 VMPPmax）。

平均整体效率梯度在同一个图表中显示，它的最高值(ηAvgSumMax)也同样被标注。平均整体效率是在制造商描述的全部MPP电压范围之内，将在MPP额定功率的每一个水平上的全部整体效率平均而得到的结果。平均梯度是在额定功率的5%到100%之间的功率水平上建立。利用这些加权数值可以求得PHOTON效率。中等(ηPmed)和高等辐照 (ηPmax)的数值在图表中都有表述。

市场调查中提供的评级本质上是与设备的综合利用率相关的，而综合利用率很难从生产商提供的产品参数表格中决定，因为这些表格多会省去重要的操作参数信息。当前最突出的问题是，来自生产商的技术数据常常省去了相关效率的对应输入电压。不仅如此，也很少有企业提供关于逆变器的最佳MPP运行点的数据。关于输入电流限制对运行点的影响以及温度和转换效率之间的关系，基本无法获得信息。为了让我们的逆变器用户对设备的价值有一个直接的感受，我们为其进行了专门的分级。评级是基于所有以上因素决定的，它不受任何其他单个指标的影响。评级所反应的参数每年将进行评审，并与生产商提前进行讨论。

总评级基于两条标准：实验室所确定的PHOTON转换效率，以及受温度影响的转换效率下降。对效率的评级忽略了各逆变器与某一特定太阳能发电机配合使用时的适用程度。最好的设备指的是具有最高效率的设备，而不关乎是否有潜在断开连接的风险、是否特为室内或室外安装而设计、或是否具有较广的电压区间。况且，现在每一个已有型号都已经有合适的无变压器的逆变器拓扑结构。只有温度对转换效率的影响会影响到评级。除此以外，我们还提供逆变器在25°C时的效率，以及出现功率衰减之前所达到的最高温度。上面的这两个参数用于相减。如果造成的功率衰减达到或者超过与下一级别的差距，则相关设备将获得下一级别的评级，例如B级和C级之间的间隔为1.5，如果功率衰减达到或者超过该值，则设备评级为C级。

一台逆变器是否适合与某一特定类型的组件配合使用，这样的问题最好是由生产商来回答，但是我们的测试应该提供一些指导。例如，与某些类型的薄膜组件的连接不能承载对地负电势。某些高功率晶体组件在直流连接侧要求高电阻地线以避免极化效应。PHOTON在进行这些逆变器测试时，会要求以上类型组件的生产商提供连接许可。我们的原则是，必须弄清楚逆变器的对地输入电势。

自然地，PHOTON实验室也测试了效率及MPPT调整效率，二者都是基于特定PMPP功率的 —得到的是综合效率。所得数据被应用到测得输入电压的整个区间，以在每一个功率级别实现平均水平。平均值根据欧洲效率和加州效率被加权，并纳入评估。综合效率是基于Heinrich Häberlin 关于“总效率”的定义的，他在2005年出版的关于光伏逆变器的书中描述了这一概念。

中度和高度辐照时的PHOTON效率是一个人工定义的值，它体现了逆变器效率与电压及功率的相关性。欧洲及加州加权系统揭示了光伏系统安装地的地理纬度对平均综合效率的影响。这种影响通过不同的加权因素体现，在确定这些加权因素时将气象学数据纳入了考虑。气象学数据能够为特定太阳能辐照值确定频率分布情况，后者则提供特定功率水平的加权因素。用于计算PHOTON效率的算法，其创新之处是：它把根据生产商提供的相关设备输入电压区间所测得的所有输入电压都包括在内 — 即使设备不能在这个区间的所有部分都按照要求运行（在这种情况下，效率将被视为0%）。这就反映了一个真实的光伏系统：毕竟，如果一台逆变器必须经历这些情况，它可能会停止正常运行。

这些区间体现在示意图里。例如：逆变器测试中我们提供的彩色示意图体现了逆变器的转换效率、MPPT调整效率、以及综合效率。如果最大MPP电压与逆变器的最大直流电压差距不够大，而逆变器按照生产商的说明不拥有一个活性过载限制，以致由于MPP跟踪器无法正常运行而在该区间无法进行测量，则示意图上将被标记为黑色。在示意图上还体现了直流电流限制区间。这些黑色的区间代表的值为0，用于在新的PHOTON评级系统里进行平均值的计算，因此对评级有着很大影响。带来的效应是我们所期望的，将逆变器的实际可用的MPP区间纳入考虑，其结果是：一台逆变器只有能够在生产商指定的电压区间无限制地运行，才能获得较好的评级。最终，有些生产商修改产品数据以体现更为合理的MPP区间，其产品评级也因此得到了提高。
彩色示意图中还有白色阴影部分，它们代表的是在设计光伏系统时被认为是至关重要的MPP电压区间，位于MPP区间的上端。有两种阴影标注方式：向上的斜线代表使用晶体组件的光伏系统的MPP区间，这个区间一般来说 VMPPmax不应该出现；相反方向（即向下倾斜）的阴影线代表使用薄膜组件的光伏系统的MPP区间，这个区间通常VMPPmax也不应允许出现。这个限制区间的确切位置，只有在使用具体组件进行系统设计时才能够确定。在MPP区间的较低部分，也可能存在阴影，在这些区域，直流电压限制激活，使得逆变器无法再100%地将可用直流功率PMPP馈入电网。另外，一个光伏系统的VMPP不应落在该区间内，否则将带来产出损失。
所有以上的设定令我们得到了一个效率值，这个值通常低于欧洲效率，因为后者通常是在“最佳”电压水平测量的，忽略了匹配错误和不可靠运行区间的情况。这意味着PHOTON效率可能令一台逆变器表现得比它在一个真实的光伏系统中要差，因为它将生产商指定的整个输入电压区间都纳入了考虑，而不论某一特定光伏系统是否将使用该区间的全部。因此，PHOTON效率告诉我们的是你对一台逆变器可以做出的最低期待，它为生产商指定的输入电压区间内所有可能的系统配置提供了参考。
Udo Geisler / photon-pictures.com

PHOTON逆变器测试