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【深度】集散式逆变器与组串式逆变器在领跑者项目的优劣势对比

导读: 笔者试图从两种技术路线的系统成本、发电量、转换效率、产品寿命、容配比、安全可靠性等方面进行对比,解析集散式方案为何成为领跑者项目业主优选对象。

  2016年光伏领跑者基地企业评优标准中,逆变器方案的选择将直接影响到电价水平、技术方案创新性、系统效率等指标。在目前的集中式、组串式、集散式三种主流技术路线中,集散式与组串式方案由于具备多路MPPT特性,可适应山地地形变化带来的发电量影响,成为领跑者项目的主流选择方案;同时,由于集散式逆变器在前期大同领跑者项目中的规模化成功应用经验,2016年领跑者招商文件中也明确将集散式列入新型逆变器技术路线。笔者试图从两种技术路线的系统成本、发电量、转换效率、产品寿命、容配比、安全可靠性等方面进行对比,解析集散式方案为何成为领跑者项目业主优选对象。

  1、集散式方案系统成本可降低0.45元/Wp,竞价投标优势显著

  以逆变器、汇流箱以及全部直流相关设备、箱式升压变和子阵区通讯等设备采购及安装的初始投资来看,采用50kW组串式逆变器组成的1.6MWp光伏阵列方案,与采用1MW集散式逆变器组成的2MWp光伏阵列方案对比:

  (1) 在不考虑逆变器超配的情况下,集散式逆变器方案比组串式单瓦造价水平低0.2元/Wp左右;

  (2) 在考虑1.15倍容配比的条件下,集散式逆变器方案比组串式单瓦造价水平低0.45元/Wp左右;

  造成以上成本差异,一方面是因为当前组串式逆变器售价较高,每个逆变器功率较小,规模效应较差,而且数量较多,位置分散,通信、调度和控制的技术复杂;另一方面,集散式逆变器的容配比大,超配比例远大于组串式,能最大限度发挥逆变器的效能,并具有规模效应。

  2、集散式方案系统效率高,发电量提升高于组串式方案

  由于组串式和集散式逆变器都采用了DC-DC / DC-AC两级转换电路,MPPT路数也基本一致,从理论上分析,组串式与集散式逆变器在同一外部条件下相比于集中式逆变器,发电量提升水平一致,在山地电站可实现3%以上发电量提升。但实际在夏季项目现场应用中,笔者拿到某电站发电量比拼报告结果却令人错愕,组串式方案发电量比集散式低1.9%。

  据业主反馈,采用无外置风扇自然冷散热的组串式逆变器,内外部温升最大超过30度,设备在夏天高温环境下满载运行时经常出现降额甚至过温关机的现象,导致发电量出现严重损失。特别是领跑者项目组件的功率一般都选择在280Wp以上,单台组串式逆变器接入组件容量一般可以达到额定容量,在光照较好的情况下,中午出现满载运行的概率很大,因温升太高出现降额比较普遍。

  为验证业主的说法,笔者也在多个现场了解组串式逆变器的夏季过温降额情况,以下为某个现场采集的采用无风扇自然冷散热的组串式逆变器内部温升及降额情况:

  选取环境温度为30℃的某个晴天的中午,无云层遮挡。组串式逆变器在中午运行时,内部腔体环境温度竟然达到近60℃,出现降容运行。如下图,在12点整逆变器温度为58.2℃,运行电流为41A, 6分钟后,逆变器温度为59.4℃,运行电流降额到20A,输出功率大幅下降。

  12点截图 12点06分截图

  3、采用自然冷散热的组串式逆变器最大效率难以达到99%,无法满足领跑者技术指标要求

  目前主流集散式逆变器厂家的产品均已通过最大效率99%的第三方权威认证。而通过查询某厂家目前推出的50KW组串式逆变器产品之认证报告,组串式逆变器实际最大效率无法达到其宣介等所表述的99%,无法满足领跑者产品技术指标要求。

  4、组串式逆变器的25年使用寿命难以满足,将严重影响电站收益

  组串式方案在故障处理方面采用了整机替换的模式,确实在一定程度上减轻了电站一线工作人员的工作难度和技术能力要求。但打开组串式逆变器,发现里面布满了大量的电解电容。国际知名电解电容生产厂家的技术资料表明,电容电解在正常条件下,平均最长寿命是15年,而在自然冷散热的户外高温环境条件下,平均寿命不到8年。整个设备寿命其实就是由电解电容决定的,在25年运营期内,2--3次整机替换的后期成本将极大影响电站的整体收益。

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