王　帥

（陜西省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院陜西西安710001）

光伏地面電站逆變器并網(wǎng)方案對比

王帥

（陜西省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院陜西西安710001）

對于光伏發(fā)電站，逆變器扮演一個(gè)至關(guān)重要的角色，逆變器的轉(zhuǎn)換效率關(guān)系整個(gè)光伏電站的發(fā)電效率。現(xiàn)市場上主流逆變器機(jī)型有組串式并網(wǎng)逆變器和集中式并網(wǎng)逆變器，本文通過對組串式并網(wǎng)逆變器和集中式并網(wǎng)逆變器的技術(shù)參數(shù)、建設(shè)投資成本、系統(tǒng)接線方案、后期運(yùn)維情況作出對比，并結(jié)合陜西合陽桂花清潔能源有限公司合陽150M W p光伏發(fā)電及農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)一期50M W p項(xiàng)目的實(shí)際建設(shè)運(yùn)維情況，提出對光伏地面電站的并網(wǎng)方案對比。

光伏電站；組串式逆變器；集中式逆變器；并網(wǎng)方案

1　參考項(xiàng)目概況

陜西合陽桂花清潔能源有限公司合陽150MWp光伏發(fā)電及農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)一期50MWp工程場址位于合陽縣路井鎮(zhèn)崔李楊村、三合村及乳陽村境內(nèi)，距縣城約20km，占地面積約1700畝，地貌類型屬二級黃土臺(tái)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(gè)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(gè)子方陣為組串式逆變器，44個(gè)子方陣為集中式逆變器。

工程年利用小時(shí)數(shù)為1142h，運(yùn)行期為25年，運(yùn)行期預(yù)期年上網(wǎng)電量為6061.97萬kW·h，日預(yù)期上網(wǎng)電量為16.608萬kW·h。工程已于2015年9月26日并網(wǎng)發(fā)電，截止2016年5月19日，共計(jì)發(fā)電235天，累計(jì)發(fā)電量為4082.32萬kW·h，日平均發(fā)電量17.3715萬kW·h，其中組串式逆變器子方陣?yán)塾?jì)發(fā)電量為185.95萬kW·h，集中式逆變器方陣?yán)塾?jì)發(fā)電量為3896.37萬kW·h。一個(gè)組串式逆變器子方陣日平均發(fā)電量為3956kW·h，一個(gè)集中式逆變器子方陣日平均發(fā)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(fā)電及農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)一期50MWp工程44個(gè)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(dá)兆瓦房、12套ABB兆瓦房，兆瓦房內(nèi)的主要電氣設(shè)備為2臺(tái)500KTL逆變器；2個(gè)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(jī)依舊為500KTL，且各大生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的集中式逆變器技術(shù)參數(shù)均基本一致；組串式逆變器的主流機(jī)型隨技術(shù)的發(fā)展每年都在發(fā)生變化，現(xiàn)各大逆變器生產(chǎn)廠家推出的組串式逆變器主流機(jī)型有33KLT、40KTL、50KTL。結(jié)合上述工程，現(xiàn)對兩種并網(wǎng)方案的主流機(jī)型進(jìn)行技術(shù)對比。

表1　逆變器主要技術(shù)參數(shù)對比表

從上述技術(shù)參數(shù)對比結(jié)果可以得知，組串式并網(wǎng)逆變器較集中式并網(wǎng)逆變器有如下優(yōu)勢：

①組串式逆變器啟動(dòng)電壓較低，組串式逆變器在每天的工作時(shí)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(qū)。

②組串式逆變器MPPT電壓范圍更寬、數(shù)量更多，可以更好的跟蹤發(fā)電的最大功率點(diǎn)，使得組串式逆變器對直流電的轉(zhuǎn)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(guī)整時(shí)，發(fā)電效率較集中式逆變器更高。

③組串式逆變器功率因數(shù)可調(diào)范圍更大，可以更好的適應(yīng)電網(wǎng)的各種運(yùn)行狀況。

④組串式逆變器安裝簡便，不需要制作混凝土基礎(chǔ)；集中式逆變器體積較大，尤其在地勢較為復(fù)雜的地區(qū)，運(yùn)輸?shù)跹b安裝困難。

圖1　集中式并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)方案

3　逆變器并網(wǎng)方案對比

結(jié)合上述工程實(shí)例，采用一個(gè)子方陣發(fā)電單元對集中式逆變器和組串式逆變器進(jìn)行對比并網(wǎng)方案對比，一個(gè)子方陣發(fā)電單元裝機(jī)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(wǎng)方案的工程投資量，進(jìn)而可以對兩種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)投資比較。

3.1集中式并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)方案

在每個(gè)集中式逆變器并網(wǎng)子方陣內(nèi)設(shè)有1座集裝箱式兆瓦級光伏并網(wǎng)逆變房（含2臺(tái)500kW逆變器）、1臺(tái)箱式變電站（含一臺(tái)1000kVA雙分裂繞組變壓器）。每個(gè)子方陣劃分為14個(gè)匯流區(qū)，每個(gè)匯流區(qū)布置由1臺(tái)直流匯流箱和12個(gè)～16個(gè)太陽能電池組件組成，匯流箱負(fù)責(zé)將對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的直流組串采用光伏專用電纜進(jìn)行匯流。將14個(gè)匯流箱按照功率平均分配為2組，每組分配7個(gè)匯流箱，每1組匯流箱（7個(gè)）對應(yīng)1臺(tái)500kW逆變器。匯流箱采用直流電纜將直流電送至逆變器，經(jīng)逆變器逆變?yōu)榻涣麟姾?，送至升壓箱式變電站低壓?cè)進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電。

3.2組串式并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)方案

圖2　組串式并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)方案

子方陣內(nèi)設(shè)有1臺(tái)升壓箱式變電站（含一臺(tái)1000kVA雙繞組變壓器）。子方陣劃分為40個(gè)逆變區(qū)，在每個(gè)逆變區(qū)域均設(shè)1臺(tái)33KTL組串式逆變器，每5個(gè)組串劃分為一個(gè)逆變區(qū)域，即將5個(gè)光伏組串并接入1臺(tái)33KTL組串式逆變器內(nèi)。每5個(gè)逆變區(qū)劃分為一個(gè)交流匯流區(qū)，一個(gè)子方陣共劃分為8個(gè)交流匯流區(qū)和40個(gè)逆變區(qū)，即將5臺(tái)組串式逆變器并接入1臺(tái)交流匯流箱。在組串式逆變器子方陣內(nèi)，將每個(gè)逆變區(qū)域內(nèi)的光伏組串采用光伏專用電纜并接入相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的組串式逆變器，經(jīng)組串式逆變器逆變?yōu)榻涣麟姡瑢⒔涣麟姴捎秒娏﹄娎|YJV22-0.6/1kV-3× 10并接入對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的交流匯流柜進(jìn)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(cè)進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電。

表2　逆變器并網(wǎng)方案投資經(jīng)濟(jì)對標(biāo)表

表3　逆變器并網(wǎng)方案運(yùn)維情況對比

4　逆變器并網(wǎng)方案投資經(jīng)濟(jì)對比

通過上述并網(wǎng)方案對比，并結(jié)合陜西合陽桂花清潔能源有限公司合陽150MWp光伏發(fā)電及農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)一期50MWp工程實(shí)際發(fā)生工程量，針對兩種逆變器并網(wǎng)方案做出如表2對比。

上述對比單從設(shè)備及其基礎(chǔ)的投資來進(jìn)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(yōu)勢。

5　逆變器并網(wǎng)方案運(yùn)維情況對比

如表3所示，結(jié)合陜西合陽桂花清潔能源有限公司合陽150MWp光伏發(fā)電及農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)一期50MWp工程近8個(gè)月的運(yùn)維情況分析，做出如下對比：

①組串式逆變器子方陣日均發(fā)電量比集中式逆變器日均發(fā)電量高出約4.99%；

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

③從運(yùn)維管理角度分析，集中式逆變器數(shù)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(shí)間長，影響面積大，對發(fā)電量的損失更大；且集中式逆變器對應(yīng)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(nèi)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(yù)期更早收回其高出的投資成本。

6　結(jié)語

從陜西合陽桂花清潔能源有限公司合陽150MWp光伏發(fā)電及農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)一期50MWp工程實(shí)際運(yùn)行情況和兩種方案逆變器的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)來看，均能滿足設(shè)計(jì)和電網(wǎng)要求，且技術(shù)都成熟可靠。初期建設(shè)成本集中式逆變器比組串式逆變器優(yōu)勢明顯；從發(fā)電量和25年收益情況對比，組串式逆變器收益回報(bào)率更高。

綜上，在后期的項(xiàng)目建設(shè)投資對逆變器進(jìn)行選型時(shí)，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目投資情況、項(xiàng)目建設(shè)地環(huán)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(shè)計(jì)研究院《陜西合陽桂花清潔能源有限公司合陽150MWp光伏并網(wǎng)發(fā)電及農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)工程可行性研究報(bào)告》［R］.

（責(zé)任編輯：暢妮）

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