光伏地面電站逆變器并網方案對比

王　帥

（陜西省水利電力勘測設計研究院陜西西安710001）

光伏地面電站逆變器并網方案對比

王帥

（陜西省水利電力勘測設計研究院陜西西安710001）

對于光伏發電站，逆變器扮演一個至關重要的角色，逆變器的轉換效率關系整個光伏電站的發電效率。現市場上主流逆變器機型有組串式并網逆變器和集中式并網逆變器，本文通過對組串式并網逆變器和集中式并網逆變器的技術參數、建設投資成本、系統接線方案、后期運維情況作出對比，并結合陜西合陽桂花清潔能源有限公司合陽150M W p光伏發電及農業綜合開發一期50M W p項目的實際建設運維情況，提出對光伏地面電站的并網方案對比。

光伏電站；組串式逆變器；集中式逆變器；并網方案

1　參考項目概況

陜西合陽桂花清潔能源有限公司合陽150MWp光伏發電及農業綜合開發一期50MWp工程場址位于合陽縣路井鎮崔李楊村、三合村及乳陽村境內，距縣城約20km，占地面積約1700畝，地貌類型屬二級黃土臺原，地形起伏較大，海拔高度580m～700m［1］。工程選用260Wp的多晶硅太陽能光伏組件，由46個子方陣組成，采用了組串式逆變器和集中式逆變器兩種逆變器，其中2個子方陣為組串式逆變器，44個子方陣為集中式逆變器。

工程年利用小時數為1142h，運行期為25年，運行期預期年上網電量為6061.97萬kW·h，日預期上網電量為16.608萬kW·h。工程已于2015年9月26日并網發電，截止2016年5月19日，共計發電235天，累計發電量為4082.32萬kW·h，日平均發電量17.3715萬kW·h，其中組串式逆變器子方陣累計發電量為185.95萬kW·h，集中式逆變器方陣累計發電量為3896.37萬kW·h。一個組串式逆變器子方陣日平均發電量為3956kW·h，一個集中式逆變器子方陣日平均發電量為3768kW·h。

2　工程采用的逆變器介紹

對于光伏地面電站，逆變器主要有組串式逆變器和集中式逆變器兩種形式。合陽150MWp光伏發電及農業綜合開發一期50MWp工程44個集中式逆變器子方陣中采用了20套陽光兆瓦房、12套科士達兆瓦房、12套ABB兆瓦房，兆瓦房內的主要電氣設備為2臺500KTL逆變器；2個組串式逆變器方陣采用的是華為33KTL組串式逆變器。目前市場上集中式逆變器的主流機依舊為500KTL，且各大生產廠家生產的集中式逆變器技術參數均基本一致；組串式逆變器的主流機型隨技術的發展每年都在發生變化，現各大逆變器生產廠家推出的組串式逆變器主流機型有33KLT、40KTL、50KTL。結合上述工程，現對兩種并網方案的主流機型進行技術對比。

表1　逆變器主要技術參數對比表

從上述技術參數對比結果可以得知，組串式并網逆變器較集中式并網逆變器有如下優勢：

①組串式逆變器啟動電壓較低，組串式逆變器在每天的工作時間較集中式的更長；相對于集中式逆變器，更適用于天氣變化較快且多云的地區。

②組串式逆變器MPPT電壓范圍更寬、數量更多，可以更好的跟蹤發電的最大功率點，使得組串式逆變器對直流電的轉化效率更高；使得太能組件配置更為靈活，且在電池組件排布不規整時，發電效率較集中式逆變器更高。

③組串式逆變器功率因數可調范圍更大，可以更好的適應電網的各種運行狀況。

④組串式逆變器安裝簡便，不需要制作混凝土基礎；集中式逆變器體積較大，尤其在地勢較為復雜的地區，運輸吊裝安裝困難。

圖1　集中式并網逆變器并網方案

3　逆變器并網方案對比

結合上述工程實例，采用一個子方陣發電單元對集中式逆變器和組串式逆變器進行對比并網方案對比，一個子方陣發電單元裝機容量約為1.1MWp。通過方案對比可以得知集中式逆變器和組串式逆變器兩種并網方案的工程投資量，進而可以對兩種方案進行經濟投資比較。

3.1集中式并網逆變器并網方案

在每個集中式逆變器并網子方陣內設有1座集裝箱式兆瓦級光伏并網逆變房（含2臺500kW逆變器）、1臺箱式變電站（含一臺1000kVA雙分裂繞組變壓器）。每個子方陣劃分為14個匯流區，每個匯流區布置由1臺直流匯流箱和12個～16個太陽能電池組件組成，匯流箱負責將對應區域內的直流組串采用光伏專用電纜進行匯流。將14個匯流箱按照功率平均分配為2組，每組分配7個匯流箱，每1組匯流箱（7個）對應1臺500kW逆變器。匯流箱采用直流電纜將直流電送至逆變器，經逆變器逆變為交流電后，送至升壓箱式變電站低壓側進行并網發電。

3.2組串式并網逆變器并網方案

圖2　組串式并網逆變器并網方案

子方陣內設有1臺升壓箱式變電站（含一臺1000kVA雙繞組變壓器）。子方陣劃分為40個逆變區，在每個逆變區域均設1臺33KTL組串式逆變器，每5個組串劃分為一個逆變區域，即將5個光伏組串并接入1臺33KTL組串式逆變器內。每5個逆變區劃分為一個交流匯流區，一個子方陣共劃分為8個交流匯流區和40個逆變區，即將5臺組串式逆變器并接入1臺交流匯流箱。在組串式逆變器子方陣內，將每個逆變區域內的光伏組串采用光伏專用電纜并接入相應區域內的組串式逆變器，經組串式逆變器逆變為交流電，將交流電采用電力電纜YJV22-0.6/1kV-3× 10并接入對應區域內的交流匯流柜進行匯流后，采用電力電纜YJV22-0.6/1kV-3×150并接入升壓箱式變電站低壓側進行并網發電。

表2　逆變器并網方案投資經濟對標表

表3　逆變器并網方案運維情況對比

4　逆變器并網方案投資經濟對比

通過上述并網方案對比，并結合陜西合陽桂花清潔能源有限公司合陽150MWp光伏發電及農業綜合開發一期50MWp工程實際發生工程量，針對兩種逆變器并網方案做出如表2對比。

上述對比單從設備及其基礎的投資來進行對比，集中式逆變器每瓦投資為0.97元，組串式逆變器每瓦投資為1.017元，組串式逆變器較集中式逆變器投資高4.845%；從投資角度來看，集中式逆變器較組串式逆變器相比，有著較為明顯的優勢。

5　逆變器并網方案運維情況對比

如表3所示，結合陜西合陽桂花清潔能源有限公司合陽150MWp光伏發電及農業綜合開發一期50MWp工程近8個月的運維情況分析，做出如下對比：

①組串式逆變器子方陣日均發電量比集中式逆變器日均發電量高出約4.99%；

②組串式逆變器的外殼防護等級為IP65，室外安裝，不需要對其進行除塵；集中式逆變器的防護等級為IP54，逆變器根據所在地的風沙情況，需對其進行除塵，除塵時間為0.5天。組串式逆變器更適用于風沙較大和空氣潮濕等環境惡劣的地區。

③從運維管理角度分析，集中式逆變器數量較少，便于管理。

④從故障率分析，集中式逆變器較組串式逆變器故障率低，但集中式逆變器檢修時間長，影響面積大，對發電量的損失更大；且集中式逆變器對應采用的直流匯流箱的故障率較高。

⑤在不考慮逆變器除塵、故障、檢修等情況的條件下，可在1.74年內收回組串式逆變器較集中式逆變器高出的投資成本。若考慮上述條件，預期更早收回其高出的投資成本。

6　結語

從陜西合陽桂花清潔能源有限公司合陽150MWp光伏發電及農業綜合開發一期50MWp工程實際運行情況和兩種方案逆變器的產品技術參數來看，均能滿足設計和電網要求，且技術都成熟可靠。初期建設成本集中式逆變器比組串式逆變器優勢明顯；從發電量和25年收益情況對比，組串式逆變器收益回報率更高。

綜上，在后期的項目建設投資對逆變器進行選型時，應根據項目投資情況、項目建設地環境綜合分析，選取最有方案。陜西水利

［1］陜西省水利電力勘測設計研究院《陜西合陽桂花清潔能源有限公司合陽150MWp光伏并網發電及農業綜合開發工程可行性研究報告》［R］.

（責任編輯：暢妮）

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