因地制宜地進行光伏電站設備選型

賀強 張海林

【摘 ?要】光伏電站從偏遠的西北荒漠，發展到中東部的復雜山地、農業大棚、漁業養殖等多種類型，光伏電站的類型越來越多，可光伏發電的逆變器也涌現出各種品牌，以集中式、集散式、組串式以及優化器、微逆為代表的四種類型。其中：平坦荒漠電站 選集中式逆變器;復雜地形電站，選組串式，或集散式逆變器;但集中式、集散式、組串式逆變器，都存在并聯失配問題。目前市場上以“優化器、微型逆變器”為代表的新型解決方案。從根本上解決了串聯失配。

【關鍵詞】光伏;集中式;逆變器

一、電力現貨市場概況

光伏電站從偏遠的西北荒漠，發展到中東部的復雜山地、農業大棚、漁業養殖等多種類型，光伏電站的類型越來越多，筆者結合這些年參與光伏電站建設的經驗，針對不同類型電站，提出設備選型的一點參考意見。

縱觀光伏電站類型，主要以早期西北地區的大型荒漠電站、中東部復雜山丘電站、農業大棚的農光互補電站、新泰和兩淮領跑者為代表的水面電站、以及分布式電站。

在光伏電站中，并網逆變器雖然成本占比不大，但在系統中卻占據重要的一個環節。既要滿足直流側組件的高效發電，又要具備交流側的電網友好性。橋梁的重要性，不言而喻。

逆變器行業發展至今，也涌現出各種品牌，以集中式、集散式、組串式以及優化器、微逆為代表的四種類型。

二、平坦荒漠電站 選集中式逆變器

國內光伏最早起步于西北地區，西北有著廣袤、平坦的土地資源。西北的電站，從早期的敦煌特許權10MW項目（在2009年，10MW的容量，也相當于現在的100MW），到目前常見的50MW、100MW，單體容量一般較大。對應的設備數量多，投資成本高昂。

而且在西北略顯薄弱的電網環境下，投資者更應注意單體大容量電站的電網友好性，能及時有效地響應電網調度需求。

在此背景下，集中式逆變器解決方案成為平坦荒漠電站的最佳首選。理由如下：

集中式方案更簡潔、維護成本更低：設備數量少;逆變器集成度高，易檢修維護，按照相同的故障率計算，集中式方案的維護成本是其它類型逆變器的幾分之一。

集中式方案收益更高：初始投資成本更低，1.25MW集中式方案比組串式方案成本節省0.2元/W以上，2.5MW集中式方案比組串式節省0.3元/W以上;平坦/緩地形，多個電站實際發電量表明，集中式與組串式發電量持平;

集中式方案并網更友好：更好的低電壓、高電壓穿越能力，滿足電網30ms無功響應要求，具備替代SVG的能力;設備少，可快速閉環響應上一級調度，并聯數量減少，無諧振風險。

集中式逆變器應用至今，技術新能更加穩定。強大的過載運行能力，使集中式逆變器在中午時段的發電量明顯優于其它類型的逆變器。

在青海共和的百兆瓦實證基地的運行結果，也證明集中式逆變器在西北地區（多晴朗天氣），發電量和組串式式持平的。

組件的排布一致，且組件的衰減、電性能參數差，均正態分布在電站中。類似于中東部的水面電站，由于組件在水平面排布的一致性更好，基本上都選擇集中式逆變器解決方案。

三、復雜地形電站，選組串式，或集散式逆變器

西北地區雖然具備良好的光照資源，及廣袤的平坦荒地。但受限于本地消納有限、送出成本高昂等因素。目前光伏電站的建設趨勢，在往中東部轉移，中東部的地形條件更為復雜。在土地資源有限的情況下，電站更多地以山丘、山地形式來建設。針對此種應用場景，推薦采用多路MPPT的組串式，或者集散式逆變器。

在復雜應用場景下，多路MPPT的逆變器方案，能有效改善因地勢坡度多變、組件朝向不一致、陰影遮擋帶來的失配損失，能提升發電量。

國內企業的組串式逆變器，早期基本上是出口到德國、澳大利亞等居民屋頂電站較發達的市場。這兩年隨著中東部電站建設興起、戶用電站爆發，很多企業的組串逆變器開始“出口轉內銷”，國內市場的比重逐步增大。

和光伏組件的發展趨勢一樣，組串式逆變器也有早期的20kW～40kW，發展到現在的60～80kW，功率越大，越有利于降低系統成本。中東部的復雜山地電站、工業廠房分布式電站，夏季溫度很高，尤其廠房屋頂形如“鐵板燒”。針對逆變器的散熱方式，此時推薦風扇散熱，但前提是要保證風扇運轉的高穩定可靠性。

集散式逆變器最早由美國賽康公司提出，但因為沒有解決該方案的穩定可靠性，最終消失。國內部分企業針對這種技術路線，也在進行不斷的嘗試、改進。目前集散式逆變器方案的穩定可靠性，和集中式、組串式逆變器相比，在穩定可靠性上，還是有不小差距，市場占有率很小。但相信隨著時間、經驗的積累，集散式逆變器方案的穩定可靠性，也會取得進步。

四、優化器和微型逆變器方案

目前集中式、集散式、組串式逆變器，都只能解決并聯失配。眾所周知，每一串組件的發電量，是受這一串內表現最差的組件來決定的，即“短板效應”。如何解決串聯失配呢？目前市場上也出現了以“優化器、微型逆變器”為代表的新型解決方案。從根本上解決了串聯失配。

優化器類似組件接線盒，可以實現每一塊組件的MPPT優化和直流升壓。再將每一塊組件的能量，統一送至最后的逆變器集中逆變。有些類似于集散式逆變器將MPPT優化功能放至前端的直流匯流箱內。但“優化器方案”將MPPT優化的觸角伸得更細，實現組件級的功率優化。

微型逆變器，目前在海外市場有一定的應用，即每一塊組件對應一個逆變器。組件輸出為交流。由于電能傳輸路徑短，損耗很小，能最大化組件的發電量。但每一塊組件上的逆變器，都需要并網，期間產生的諧波問題也是個很大的困擾。

這兩種新型方案，由于成本很高，目前只推薦在單體容量小、結構復雜、遮擋較嚴重的屋頂上運用。

分布式電站的無功補償替代方案

針對分布式電站，也是堅持“因地制宜”的原則。平坦的廠房屋頂，如果組件容量能達到500～630kW，則推薦集中式逆變器并網;復雜、面積較小的屋頂，則推薦組串式逆變器。但針對6MW以內的分布式項目，電 ??力公司原則上不強制要求單獨配置SVG動態無功補償。如果用戶選擇“自發自用余電上網”的模式，由于廠區內的機器負載運轉時，會拉低并網點的功率因數，造成電力公司的罰款。

但由于集中式逆變器具備替代SVG功能，因此在這種工業分布式電站里，推薦選用集中式逆變器方案，即節省了SVG投資成本，還有助于改善并網點的功率因數。

（作者單位：中國華電）