光伏地面电站逆变器并网方案对比

王　帅

（陕西省水利电力勘测设计研究院陕西西安710001）

光伏地面电站逆变器并网方案对比

王帅

（陕西省水利电力勘测设计研究院陕西西安710001）

对于光伏发电站，逆变器扮演一个至关重要的角色，逆变器的转换效率关系整个光伏电站的发电效率。现市场上主流逆变器机型有组串式并网逆变器和集中式并网逆变器，本文通过对组串式并网逆变器和集中式并网逆变器的技术参数、建设投资成本、系统接线方案、后期运维情况作出对比，并结合陕西合阳桂花清洁能源有限公司合阳150M W p光伏发电及农业综合开发一期50M W p项目的实际建设运维情况，提出对光伏地面电站的并网方案对比。

光伏电站；组串式逆变器；集中式逆变器；并网方案

1　参考项目概况

陕西合阳桂花清洁能源有限公司合阳150MWp光伏发电及农业综合开发一期50MWp工程场址位于合阳县路井镇崔李杨村、三合村及乳阳村境内，距县城约20km，占地面积约1700亩，地貌类型属二级黄土台原，地形起伏较大，海拔高度580m～700m［1］。工程选用260Wp的多晶硅太阳能光伏组件，由46个子方阵组成，采用了组串式逆变器和集中式逆变器两种逆变器，其中2个子方阵为组串式逆变器，44个子方阵为集中式逆变器。

工程年利用小时数为1142h，运行期为25年，运行期预期年上网电量为6061.97万kW·h，日预期上网电量为16.608万kW·h。工程已于2015年9月26日并网发电，截止2016年5月19日，共计发电235天，累计发电量为4082.32万kW·h，日平均发电量17.3715万kW·h，其中组串式逆变器子方阵累计发电量为185.95万kW·h，集中式逆变器方阵累计发电量为3896.37万kW·h。一个组串式逆变器子方阵日平均发电量为3956kW·h，一个集中式逆变器子方阵日平均发电量为3768kW·h。

2　工程采用的逆变器介绍

对于光伏地面电站，逆变器主要有组串式逆变器和集中式逆变器两种形式。合阳150MWp光伏发电及农业综合开发一期50MWp工程44个集中式逆变器子方阵中采用了20套阳光兆瓦房、12套科士达兆瓦房、12套ABB兆瓦房，兆瓦房内的主要电气设备为2台500KTL逆变器；2个组串式逆变器方阵采用的是华为33KTL组串式逆变器。目前市场上集中式逆变器的主流机依旧为500KTL，且各大生产厂家生产的集中式逆变器技术参数均基本一致；组串式逆变器的主流机型随技术的发展每年都在发生变化，现各大逆变器生产厂家推出的组串式逆变器主流机型有33KLT、40KTL、50KTL。结合上述工程，现对两种并网方案的主流机型进行技术对比。

表1　逆变器主要技术参数对比表

从上述技术参数对比结果可以得知，组串式并网逆变器较集中式并网逆变器有如下优势：

①组串式逆变器启动电压较低，组串式逆变器在每天的工作时间较集中式的更长；相对于集中式逆变器，更适用于天气变化较快且多云的地区。

②组串式逆变器MPPT电压范围更宽、数量更多，可以更好的跟踪发电的最大功率点，使得组串式逆变器对直流电的转化效率更高；使得太能组件配置更为灵活，且在电池组件排布不规整时，发电效率较集中式逆变器更高。

③组串式逆变器功率因数可调范围更大，可以更好的适应电网的各种运行状况。

④组串式逆变器安装简便，不需要制作混凝土基础；集中式逆变器体积较大，尤其在地势较为复杂的地区，运输吊装安装困难。

图1　集中式并网逆变器并网方案

3　逆变器并网方案对比

结合上述工程实例，采用一个子方阵发电单元对集中式逆变器和组串式逆变器进行对比并网方案对比，一个子方阵发电单元装机容量约为1.1MWp。通过方案对比可以得知集中式逆变器和组串式逆变器两种并网方案的工程投资量，进而可以对两种方案进行经济投资比较。

3.1集中式并网逆变器并网方案

在每个集中式逆变器并网子方阵内设有1座集装箱式兆瓦级光伏并网逆变房（含2台500kW逆变器）、1台箱式变电站（含一台1000kVA双分裂绕组变压器）。每个子方阵划分为14个汇流区，每个汇流区布置由1台直流汇流箱和12个～16个太阳能电池组件组成，汇流箱负责将对应区域内的直流组串采用光伏专用电缆进行汇流。将14个汇流箱按照功率平均分配为2组，每组分配7个汇流箱，每1组汇流箱（7个）对应1台500kW逆变器。汇流箱采用直流电缆将直流电送至逆变器，经逆变器逆变为交流电后，送至升压箱式变电站低压侧进行并网发电。

3.2组串式并网逆变器并网方案

图2　组串式并网逆变器并网方案

子方阵内设有1台升压箱式变电站（含一台1000kVA双绕组变压器）。子方阵划分为40个逆变区，在每个逆变区域均设1台33KTL组串式逆变器，每5个组串划分为一个逆变区域，即将5个光伏组串并接入1台33KTL组串式逆变器内。每5个逆变区划分为一个交流汇流区，一个子方阵共划分为8个交流汇流区和40个逆变区，即将5台组串式逆变器并接入1台交流汇流箱。在组串式逆变器子方阵内，将每个逆变区域内的光伏组串采用光伏专用电缆并接入相应区域内的组串式逆变器，经组串式逆变器逆变为交流电，将交流电采用电力电缆YJV22-0.6/1kV-3× 10并接入对应区域内的交流汇流柜进行汇流后，采用电力电缆YJV22-0.6/1kV-3×150并接入升压箱式变电站低压侧进行并网发电。

表2　逆变器并网方案投资经济对标表

表3　逆变器并网方案运维情况对比

4　逆变器并网方案投资经济对比

通过上述并网方案对比，并结合陕西合阳桂花清洁能源有限公司合阳150MWp光伏发电及农业综合开发一期50MWp工程实际发生工程量，针对两种逆变器并网方案做出如表2对比。

上述对比单从设备及其基础的投资来进行对比，集中式逆变器每瓦投资为0.97元，组串式逆变器每瓦投资为1.017元，组串式逆变器较集中式逆变器投资高4.845%；从投资角度来看，集中式逆变器较组串式逆变器相比，有着较为明显的优势。

5　逆变器并网方案运维情况对比

如表3所示，结合陕西合阳桂花清洁能源有限公司合阳150MWp光伏发电及农业综合开发一期50MWp工程近8个月的运维情况分析，做出如下对比：

①组串式逆变器子方阵日均发电量比集中式逆变器日均发电量高出约4.99%；

②组串式逆变器的外壳防护等级为IP65，室外安装，不需要对其进行除尘；集中式逆变器的防护等级为IP54，逆变器根据所在地的风沙情况，需对其进行除尘，除尘时间为0.5天。组串式逆变器更适用于风沙较大和空气潮湿等环境恶劣的地区。

③从运维管理角度分析，集中式逆变器数量较少，便于管理。

④从故障率分析，集中式逆变器较组串式逆变器故障率低，但集中式逆变器检修时间长，影响面积大，对发电量的损失更大；且集中式逆变器对应采用的直流汇流箱的故障率较高。

⑤在不考虑逆变器除尘、故障、检修等情况的条件下，可在1.74年内收回组串式逆变器较集中式逆变器高出的投资成本。若考虑上述条件，预期更早收回其高出的投资成本。

6　结语

从陕西合阳桂花清洁能源有限公司合阳150MWp光伏发电及农业综合开发一期50MWp工程实际运行情况和两种方案逆变器的产品技术参数来看，均能满足设计和电网要求，且技术都成熟可靠。初期建设成本集中式逆变器比组串式逆变器优势明显；从发电量和25年收益情况对比，组串式逆变器收益回报率更高。

综上，在后期的项目建设投资对逆变器进行选型时，应根据项目投资情况、项目建设地环境综合分析，选取最有方案。陕西水利

［1］陕西省水利电力勘测设计研究院《陕西合阳桂花清洁能源有限公司合阳150MWp光伏并网发电及农业综合开发工程可行性研究报告》［R］.

（责任编辑：畅妮）

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