集中式光伏逆變器和組串式逆變器選型之比較

前言：國(guó)家能源局下放通知，2014年國(guó)內(nèi)光伏新裝總?cè)萘窟_(dá)14G，其中分布式8G，地面電站6G。分布式光伏電站將迎來(lái)一個(gè)前所未有的發(fā)展機(jī)會(huì)。國(guó)家電網(wǎng)對(duì)分布式光伏電站要求如下：?jiǎn)蝹€(gè)并網(wǎng)點(diǎn)小于6MW，年自發(fā)自用電量大于50%；8KW以下可接入220V；8KW-400KW可接入380V；400KW-6MW可接入10KV。根據(jù)逆變器的特點(diǎn)，光伏電站逆變器選型方法：220V項(xiàng)目選用單相組串式逆變器，8KW-30KW選用三相組串式逆變器，50KW以上的項(xiàng)目，可以根據(jù)實(shí)際情況選用組串式逆變器和集中式逆變器。

　　　逆變器方案對(duì)比：

　　　集中式逆變器：設(shè)備功率在50KW到630KW之間，功率器件采用大電流IGBT，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用DC-AC一級(jí)電力電子器件變換全橋逆變，工頻隔離變壓器的方式，防護(hù)等級(jí)一般為IP20。體積較大，室內(nèi)立式安裝。

　　　組串式逆變器：功率小于30KW，功率開關(guān)管采用小電流的MOSFET，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用DC-DC-BOOST升壓和DC-AC全橋逆變兩級(jí)電力電子器件變換，防護(hù)等級(jí)一般為IP65。體積較小，可室外臂掛式安裝。

　　　系統(tǒng)主要器件對(duì)比：

　　　集中式逆變器：光伏組件，直流電纜，匯流箱，直流電纜，直流匯流配電，直流電纜，逆變器，隔離變壓器，交流配電，電網(wǎng)。

　　　組串式逆變器：組件，直流電纜，逆變器，交流配電，電網(wǎng)。

　　　主要優(yōu)缺點(diǎn)和適應(yīng)場(chǎng)合：

　　　1、集中式逆變器一般用于日照均勻的大型廠房，荒漠電站，地面電站等大型發(fā)電系統(tǒng)中，系統(tǒng)總功率大，一般是兆瓦級(jí)以上。

　　　主要優(yōu)勢(shì)有：

1.逆變器數(shù)量少，便于管理；

2.逆變器元器件數(shù)量少，可靠性高；

3.諧波含量少，直流分量少電能質(zhì)量高；

4.逆變器集成度高，功率密度大，成本低；

5.逆變器各種保護(hù)功能齊全，電站安全性高；

6.有功率因素調(diào)節(jié)功能和低電壓穿越功能，電網(wǎng)調(diào)節(jié)性好。

　　　主要缺點(diǎn)有：

1.直流匯流箱故障率較高，影響整個(gè)系統(tǒng)。

2.集中式逆變器MPPT電壓范圍窄，一般為450-820V，組件配置不靈活。在陰雨天，霧氣多的部區(qū)，發(fā)電時(shí)間短。

3.逆變器機(jī)房安裝部署困難、需要專用的機(jī)房和設(shè)備。

4.逆變器自身耗電以及機(jī)房通風(fēng)散熱耗電，系統(tǒng)維護(hù)相對(duì)復(fù)雜。

5.集中式并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中，組件方陣經(jīng)過(guò)兩次匯流到達(dá)逆變器，逆變器最大功率跟蹤功能（MPPT）不能監(jiān)控到每一路組件的運(yùn)行情況，因此不可能使每一路組件都處于最佳工作點(diǎn)，當(dāng)有一塊組件發(fā)生故障或者被陰影遮擋，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電效率。

6.集中式并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中無(wú)冗余能力，如有發(fā)生故障停機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)將停止發(fā)電。　　2、組串式逆變器適用于中小型屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)，小型地面電站。

　　　主要優(yōu)勢(shì)有：

1,。組串式逆變器采用模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)光伏串對(duì)應(yīng)一個(gè)逆變器，直流端具有最大功率跟蹤功能，交流端并聯(lián)并網(wǎng)，其優(yōu)點(diǎn)是不受組串間模塊差異，和陰影遮擋的影響，同時(shí)減少光伏電池組件最佳工作點(diǎn)與逆變器不匹配的情況，最大程度增加了發(fā)電量。

2.組串式逆變器MPPT電壓范圍寬，一般為250-800V，組件配置更為靈活。在陰雨天，霧氣多的部區(qū)，發(fā)電時(shí)間長(zhǎng)。

3.組串式并網(wǎng)逆變器的體積小、重量輕，搬運(yùn)和安裝都非常方便，不需要專業(yè)工具和設(shè)備，也不需要專門的配電室，在各種應(yīng)用中都能夠簡(jiǎn)化施工、減少占地，直流線路連接也不需要直流匯流箱和直流配電柜等。組串式還具有自耗電低、故障影響小、更換維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)。

　　　主要缺點(diǎn)有：

1.電子元器件較多，功率器件和信號(hào)電路在同一塊板上，設(shè)計(jì)和制造的難度大，可靠性稍差。

2.功率器件電氣間隙小，不適合高海拔地區(qū)。戶外型安裝，風(fēng)吹日曬很容易導(dǎo)致外殼和散熱片老化。

3.不帶隔離變壓器設(shè)計(jì)，電氣安全性稍差，不適合薄膜組件負(fù)極接地系統(tǒng)，直流分量大，對(duì)電網(wǎng)影響大。

4.多個(gè)逆變器并聯(lián)時(shí)，總諧波高，單臺(tái)逆變器THDI可以控制到2%以上，但如果超過(guò)40臺(tái)逆變器并聯(lián)時(shí)，總諧波會(huì)迭加。而且較難抑制。

5.逆變器數(shù)量多，總故障率會(huì)升高，系統(tǒng)監(jiān)控難度大。

6.沒(méi)有直流斷路器和交流斷路器，沒(méi)有直流熔斷器，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，不容易斷開。

7.單臺(tái)逆變器可以實(shí)現(xiàn)零電壓穿越功能，但多機(jī)并聯(lián)時(shí)，零電壓穿越功能、無(wú)功調(diào)節(jié)、有功調(diào)節(jié)等功能實(shí)現(xiàn)較難。　　組串式20KW逆變器和集中式500KW逆變器比較

1MW光伏10KV并網(wǎng)系統(tǒng)費(fèi)用比較





　　　作者簡(jiǎn)介：劉繼茂，深圳晶福源市場(chǎng)部業(yè)務(wù)員，哈爾濱工業(yè)大學(xué)電力電子研究生，2008年開始從事逆變器研發(fā)和光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。研究過(guò)國(guó)內(nèi)外100多個(gè)光伏電站運(yùn)行情況，主要研究方向是從系統(tǒng)配置和逆變器設(shè)計(jì)方面出發(fā)，如何提高光伏電站發(fā)電量和電站運(yùn)行壽命。