光伏逆變器選型應(yīng)因地制宜科學(xué)設(shè)計

當(dāng)前，對于光伏電站逆變器選型存在著這樣一種認(rèn)識：大型光伏電站用集中型逆變器，分布式光伏電站用組串式逆變器。筆者認(rèn)為,這是一種外行的說法。

事實上，逆變器選型并不簡單，不能一概而論，“因地制宜，科學(xué)設(shè)計”才是理性的方法。即根據(jù)光伏電站裝機規(guī)模、所處環(huán)境和電網(wǎng)接入要求，合理選擇逆變器類型，可使電站各參與方在安全、穩(wěn)定和收益上實現(xiàn)共同利益最大化。

作為光伏發(fā)電系統(tǒng)兩大主要部件之一，光伏逆變器的核心任務(wù)是跟蹤光伏陣列的最大輸出功率，并將其能量以最小的變換損耗、最佳的電能質(zhì)量饋入電網(wǎng)。由于逆變器是串聯(lián)在光伏方陣和電網(wǎng)之間，逆變器的選擇將成為光伏電站能否長期可靠運行并實現(xiàn)預(yù)期回報的關(guān)鍵。

我國目前的光伏電站因安裝環(huán)境不同，分荒漠電站、山丘電站、屋頂電站三類。光伏逆變器根據(jù)其功率等級、內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及應(yīng)用場合不同，一般可分為集中型逆變器、組串型逆變器和微型逆變器三種類型。

其中，集中型逆變器的主要特點是單機功率大、最大功率跟蹤（MPPT）數(shù)量少、每瓦成本低。目前國內(nèi)的主流機型以500KW、630KW為主，歐洲及北美等地區(qū)主流機型單機功率800KW甚至更高，功率等級和集成度還在不斷提高。集中型逆變器是目前大部分中大型光伏電站的首選，在全球5MW以上的光伏電站中，其選用比例超過98%。

組串型逆變器的單機功率在3-60KW之間。主流機型單機功率30-40KW，單個或多個MPPT，一般為6-15KW一路MPPT。該類逆變器每瓦成本較高，主要應(yīng)用于中小型電站，在全球1MW以下容量的電站中選用率超過50%。

微型逆變器的單機功率在1KW以下，單MPPT，應(yīng)用中多為0.25-1KW一路MPPT，其優(yōu)點是可以對每塊或幾塊電池板進(jìn)行獨立的MPPT控制，但該類逆變器每瓦成本很高。目前在北美地區(qū)10KW以下的家庭光伏電站中有較多應(yīng)用。

荒漠電站選用集中型逆變器優(yōu)勢明顯。 陽光電源技術(shù)專家表示，對于荒漠電站來說，集中型逆變器的優(yōu)勢明顯。

首先，初始投資更低。根據(jù)對比分析，集中型方案較組串型逆變器方案在初投上每兆瓦節(jié)省投資約26萬元。其次，其發(fā)電量與組串型持平?；哪娬局屑行秃徒M串型發(fā)電量基本持平，綜合集中型在最高效率和過載能力等方面的優(yōu)勢，集中型發(fā)電量略高于組串型。第三，運維更方便更經(jīng)濟(jì)。通過對比集中型和組串型主流機型方案在100MW電站的運維數(shù)據(jù)，發(fā)電量損失二者相當(dāng)；由于組串型設(shè)備是整機維護(hù)，而集中型設(shè)備是器件維護(hù)，設(shè)備維護(hù)成本上，集中型優(yōu)勢非常明顯。同時，在占地幾千畝的百MW級大規(guī)模電站中，對完全分散布置的組串逆變器進(jìn)行更換，維護(hù)人員花在路途上的時間將遠(yuǎn)高于進(jìn)行設(shè)備更換的時間，這也是組串型的大型電站應(yīng)用不利因素之一 。

最重要的是，集中型方案更加符合電網(wǎng)接入要求。據(jù)了解，高壓輸電網(wǎng)對并網(wǎng)的光伏發(fā)電在調(diào)度響應(yīng)、故障穿越、限發(fā)、超發(fā)、平滑、諧波限制、功率變化率、緊急啟停等方面都有嚴(yán)格要求。故障穿越是指電網(wǎng)出現(xiàn)短路、浪涌、缺相情況下，逆變器必須能夠在625毫秒到幾秒的時間內(nèi)依然輸出一定容量的有功和無功功率，確保電力系統(tǒng)繼電保護(hù)能夠正常動作，由于集中型逆變器在電站中臺數(shù)少,單機功能強大，通訊控制簡單，故障期間能夠穿越故障的概率遠(yuǎn)大于組串逆變器。

山丘電站: 多MPPT集中型方案為主。山丘電站可以看做地勢并不平坦的荒漠電站，也是饋入輸電網(wǎng)為主，規(guī)模多為5MW以上。在山丘電站項目中，通常一個坐標(biāo)系下規(guī)劃100多KW左右容量組件（如125KW的組件鋪設(shè)成同一朝向），達(dá)到發(fā)電量和投資維護(hù)成本的最優(yōu)比例。

陽光電源針對此應(yīng)用開發(fā)的多MPPT模組模式的集中型逆變器，每路MPPT跟蹤100多KW組件，將同一朝向組件的設(shè)計占地面積單位縮小到約1000平米，大大提升了施工便利性并有效解決朝向和遮擋問題，同時共交流母線輸出，具備集中型逆變器電網(wǎng)友好性特點，是山丘電站的首選方案。

屋頂電站：推薦組串型，也可用集中型。屋頂電站的設(shè)計相對較為復(fù)雜，受屋頂大小、布局、材質(zhì)承重、以及陰影遮擋等影響，需要通過組件鋪設(shè)和逆變器選型規(guī)劃來實現(xiàn)收益最大化。同時組件安裝在屋頂，需要考慮火災(zāi)防范等安全問題。接入配電網(wǎng)，直接靠近用戶負(fù)荷，需要考慮用戶用電安全性，電能質(zhì)量符合要求，及與原有配電之間的繼電保護(hù)協(xié)調(diào)等。屋頂光伏系統(tǒng)方案的選用需要在安全、電網(wǎng)友好、投資回報、維護(hù)等多個因素中尋求平衡點。

陽光電源技術(shù)人員推薦選用組串型逆變器。屋頂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了簡化設(shè)計，推薦使用組串型逆變器，并且根據(jù)實際屋頂和并網(wǎng)點的位置及并網(wǎng)點電壓等級，選擇逆變器。組串型逆變器需要具備拉弧監(jiān)測和關(guān)斷能力，以有效防止火災(zāi)的發(fā)生，具備PID消除功能，具備高精度漏電流保護(hù)功能和孤島保護(hù)功能等。

但是針對大型廠房，考慮到屋頂承重和維護(hù)便利性，可選用集中型方案。工業(yè)廠房屋頂平坦、規(guī)模大、陰影遮擋少、朝向簡單、多為10KV中壓配電網(wǎng)并網(wǎng)?？紤]到大多廠房為彩鋼屋頂，承重有限無法安裝組串型逆變器，以及日常維護(hù)便利、不影響正常生產(chǎn)運行等實際情況，可選用集中型逆變器。