离网型逆变器：运行灵活、高效可靠

蓄电池型逆变器一度是可再生能源贸易的主要支柱产业，因为大多数光伏系统都是为远距离的离网设备供电。然而，一段时间之后，当太阳能发电成为主流，离网型系统开始占领市场。尽管如此，还是有几家公司生产非常优质的离网型逆变器（见图6-13）。

和并网型逆变器一样，离网型逆变器将直流电转换为交流电并且将电压升至120V或240V。在这一部分我们还会讨论离网型逆变器丰富的其他功能。如果您将要安装一套离网型系统，请务必仔细阅读这一部分。

图6-13 蓄电池型逆变器。这一款来自Xantrex的逆变器可以用于带电池后备的并型系统及离网型系统。

6.3.2.1 电池充电

蓄电池型系统和带电池后备的并型系统中使用的逆变器是电池型的，通常会包含电池充电器（无电池后备并网型逆变器不需要）。正如它们的名字暗示的那样，电池充电器通过外部电源，可以是离网型系统中的发电机，或者并网型系统中的后备电池给电池充电。可是电池难道不是由光伏阵列通过充电控制器来充电的吗？

在电池型系统中，充电控制器通常被称为可编程的电池充电器，因为它确实给电池充电。然而，对这个设备更准确的描述应该是电池充电调节器。为什么呢？

充电控制器接收来自太阳能光伏阵列的直流电，然后将其送至蓄电池组。然而，充电控制器的主要功能是调节对蓄电池的充电。也就是说，充电控制器调节从光伏阵列送往蓄电池组的电能（第7章会有更详细的说明）。另一方面，逆变器中的电池充电器将来自发电机或者电网的交流电转换成直流电，为电池组充电。

在离网型系统中，给电池充电的电机是用来给经过长时间深度放电的电池进行充电修复的。这样做不仅可以延长电池寿命，还可以避免对电池板造成不可修复的损害。在均衡充电中也用到电池充电器。您将在第7章中学习这两个充电过程以及电池的相关知识。

6.3.2.2 异常电压保护

高质量的蓄电池型逆变器还包含可编程的高低电压断网功能。这种功能保护了系统中的诸多部件，比如蓄电池组、电器以及家用或者商用的电子设备。它同时还保护了逆变器。(www.xing528.com)

逆变器中的低电压断开（LVD）系统时刻监测电池组的电压。检测到电池电压偏低时（说明电池组处于深度放电状态），逆变器会停机并且通常会拉响警铃。蓄电池组中的电能于是停止向逆变器流动。逆变器会一直处于停机状态直到电池组重新充满电。

过度放电会损害电池。低电压断开功能就是为保护电池不受深度放电损害而设计的。尽管铅酸蓄电池的设计使其可以耐受深度放电，超过80%的放电还是会给电池中的铅板造成不可修复的损伤，电池的使用寿命也就缩短了。尽管整个系统的停运是一件令人不愉快的事，但对于维持蓄电池组长期的良好状况来说，断开功能是至关重要的。

尽管低电压断开功能是至关重要的，Home Power的Ian Woofenden指出“它是不应该应用于个人电池管理的。如果蓄电池组的电压达到了断开的标准时，它更应该设计成逆变器的低电压保护而不是蓄电池组的深度放电保护。”他补充道：“您的电池很有可能已经受损了。”更好的办法是对电池的充电状态时刻保持警惕并且学会在低电压断开发生之前调整用电负荷或者起动发电机。

为了免除电池组深度放电时需要人工起动发电机的麻烦，某些逆变器装设了一组传感器和开关，可以自动起动发电机。当传感器检测到低电压时，如果发电机具有远程起动能力的话，逆变器就会发出起动发电机的信号。化石燃料发电机于是开始给电池组充电。逆变器中的电池充电器会将发电机发出的交流电转换成直流电，直流电流向电池组，为其充电。

当发电机工作时，逆变器还会将发电机发出的一部分交流电送至主接线板（在离网型系统中）或者关键负载面板（在并网型系统中）用来给工作负载供电。在带电池后备的并网型系统中，电网起到的作用和后备发电机的作用相同，不过某些带电池后备的并网型系统中也含有发电机，它是用来在被延长的停电期间给电池组充电的。您可能已经猜到了，带自动起动功能的发电机比标准拉线型发电机要更复杂，也就更贵。

6.3.2.3 高电压保护

蓄电池型系统中的逆变器通常还包含高电压停机功能，这一组传感器和开关会在电池组电压过高的时候切断发电机向电池组输送的电能（记住：高电压意味着电池组已经充满电了），所以高电压保护可以防止电池组的过度充电。过度充电也会对电池组的铅板造成严重的损害，高电压保护还可以防止逆变器的输入直流电压过高。

离网型系统中的逆变器比并网型逆变器要贵一些，也更复杂。然而，无电池的并网型系统中最显著的节省来自于免去了电池和电池室（一个很小的蓄电池组就可以轻易地让您花费1500～2500美元，大部分的蓄电池组的花费是这个的两倍）。电池需要每隔5～10年更换一次，具体的时间取决于您安装的电池类型以及电池的保养情况。深度循环充放电以及长期让电池处于半放电的状态都会减少电池的使用寿命。因此，无电池系统可以免去昂贵的电池更换花费，同时还可以节省花在电池保养上的时间，包括均衡充电，这是我们在下一章将要讨论的一个电池修复过程。在比较离网型系统和并网型系统投资成本的时候，不要忘了考虑并网型系统中扩线以及联网的花费。从长远来看，带电池后备的并网型系统可能是更经济的选择（如果它可以免去价值20000～50000美元的联网费的话）。

注意

Home Power的Ian Woofenden指出部分可再生能源专家对于使用自起动的发电机持保留意见。他们更倾向于采用人力来管理系统，监视电池的充电以及发电机的工况，包括发电机的燃油供应情况。为什么不采用自动装置呢？一个原因是如果逆变器功能失常，未能在电池组过充电时切断发电机，电池组就会因为过充电而损毁。发电机如果没有装设低油量保护（当油量过低时停掉发电机）也会因为油量过低而损坏。同时，燃料供应水平也需要时刻监视，因为发电机不能在为电池充电时出现燃气不够的状况。但是自动系统中并没有低燃料保护这一项功能。