山地、丘陵光伏項(xiàng)目的最佳選擇：組串式逆變器（圖解）

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和光伏事業(yè)的迅猛發(fā)展，目前在國(guó)內(nèi)，日照較好、開(kāi)闊平整的有利建站用地非常稀缺，依托山地、丘陵地形建站成為更常見(jiàn)的選擇。山地、丘陵地面起伏不平、朝向各異、可安裝的面積大小不同、相對(duì)零散，這對(duì)逆變器的方案設(shè)計(jì)和技術(shù)要求相對(duì)較高，傳統(tǒng)的集中式逆變器解決方案面臨巨大挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)集中式方案遇阻

傳統(tǒng)集中式方案，電站通過(guò)直流匯流箱將光伏組件的直流電匯集至集中逆變器，經(jīng)箱變升壓后送到電網(wǎng)，每500KW方陣的電池板的輸出功率依賴于集中式逆變器的一路MPPT來(lái)跟蹤。那么，針對(duì)山地或丘陵類項(xiàng)目，傳統(tǒng)的集中式設(shè)計(jì)會(huì)碰到那些問(wèn)題呢?

電池板朝向各異

山地項(xiàng)目中，由于地區(qū)地形復(fù)雜，平地很少，無(wú)法做土地平整，朝向正南的地形也有限，因此為保證容量必須充分利用東南、西南坡以及東向、西向坡。此時(shí)電池板的安裝朝向無(wú)法完全朝南布置。若一個(gè)500KW方陣的電池板使用一路MPPT來(lái)跟蹤，會(huì)損失一定的發(fā)電量。

圖1 某山地項(xiàng)目-電池板朝向各異

局部遮擋

山地項(xiàng)目中，由于地形、地勢(shì)的限制，各個(gè)組件之間的安裝間距，安裝角度各異，一天中一定時(shí)間內(nèi)不可避免會(huì)產(chǎn)生局部遮擋，特別是早晚時(shí)刻太陽(yáng)高度角較低的時(shí)候，或者出現(xiàn)一些植被遮擋一些電池片。一個(gè)500KW方陣的電池板使用一路MPPT來(lái)跟蹤，會(huì)損失一定的發(fā)電量。

圖2 某山地項(xiàng)目-組件局部遮擋

需要各種容量的逆變器匹配方陣

山地項(xiàng)目中，由于地形、地勢(shì)的限制，各個(gè)光伏方陣容量差異很大，從幾百千瓦到1MW甚至更多，每個(gè)區(qū)域又有若干小單元組成，使用傳統(tǒng)500kW集中式逆變器，會(huì)不可避免出現(xiàn)超配，欠配的情況，對(duì)系統(tǒng)壽命、發(fā)電量都有影響。

不同組件到匯流箱距離差異很大，影響發(fā)電量的同時(shí)也影響系統(tǒng)安全性

實(shí)際山地項(xiàng)目中，由于地形、地勢(shì)的限制，各個(gè)組件之間的安裝間距各異，此時(shí)各組件匯總到直流匯流箱的距離有很大的不同，組件之間會(huì)產(chǎn)生較大的電壓差，即影響發(fā)電量又影響系統(tǒng)安全性。

圖3 某山地項(xiàng)目-組件到匯流箱距離差異

組串式方案在山地和丘陵電站中的優(yōu)勢(shì)

組串式解決方案，由于其自身的設(shè)計(jì)和組串式逆變器特點(diǎn)，更適合山地項(xiàng)目的應(yīng)用，同時(shí)還可以給客戶帶來(lái)更高的發(fā)電量。組串式的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)如下：

自用電少，系統(tǒng)效率高

以某山地光伏電站為例，集中式和組串式1MW對(duì)比如下表1:

表1 山地集中式和組串式1MW對(duì)比

匹配性好，發(fā)電量高

以某山地光伏電站1MW容量為例，組串式比集中式方案發(fā)電量增加約3.4%以上(地形差異較大場(chǎng)景發(fā)電量提升可更高，約5-8%)，平均每年多發(fā)38.654MWh，20年發(fā)電收入增加77.3萬(wàn)元(按照每度電1元計(jì)算)，若建設(shè)期一次性投資相差18.62萬(wàn)元(以某項(xiàng)目為例，價(jià)格按照市場(chǎng)平均價(jià)格計(jì)算，詳細(xì)對(duì)比計(jì)算入下表)，壽命期間增加的利潤(rùn)約為58.68萬(wàn)元。

表2 1MW集中式設(shè)備投資

表3 1MW組串式設(shè)備投資

多路MPPT，充分挖掘電池板輸出功率

設(shè)計(jì)方案有先天優(yōu)勢(shì)，組串式逆變器可以精確跟蹤到每1~2個(gè)組串的MPPT，充分挖掘每一塊電池板的最大輸出功率，大大縮小因?yàn)榫嚯x和遮擋等原因?qū)е碌慕M件失配損失，組串式方案可很好地適應(yīng)山地、丘陵的陰影遮擋、組件朝向不一致等因素，同時(shí)功率顆粒度的減小，可以使電站的設(shè)計(jì)更為靈活。 1MW可以支持108~150路MPPT。

圖4 組串式解決方案-多路MPPT

對(duì)于山地以及丘陵場(chǎng)景，組串式逆變器解決方案擁有著上述多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，是面對(duì)現(xiàn)在存在的山地挑戰(zhàn)的有效決方案。隨著集中式問(wèn)題的不斷涌現(xiàn)，越來(lái)越多業(yè)主已經(jīng)在設(shè)計(jì)中要求使用組串式逆變器方案。系統(tǒng)發(fā)電量的增加、維護(hù)成本的降低有助于業(yè)主投資收益的提升，有助于大自然和環(huán)境的保護(hù)。組串式解決方案在山地丘陵類光伏項(xiàng)目必將有廣闊的應(yīng)用前景。(趙麗霞 中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院工程有限公司)