光伏电站逆变器选型综合分析

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1、光伏电站逆变器选型综合分析(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司成都610072)摘要：木文针对在光伏电站建设时应用的集中式逆变器、组串式逆变器及集散式逆变器三种方案从技术特性入手，通过投资成木、建设工期、和征地规模、发电量以及后期运行和维护成木等方面进行比较，论证三种类型的逆变器方案的最佳适用场合，为不同地区光伏电站的逆变器选型提高参考。关键词：光伏电站；逆变器；选型；MPPT1引言逆变器是光伏发电系统的关键设备，作用是将直流电转换成交流电［1］。逆变器的选择对于提高系统的效率、可靠性，提高系统的寿命、降低成木至关重要。目前国内的大型光伏电站大多采用集中式逆变器，主要由于设备

2、价格较低,技术方案成熟，有利于降低投资和运营成木。近两年随着组串式逆变器成木的下降，组串式逆变器以其在山地光伏、农光互补方面的独特优势，在国内开始得到广泛应用。集散式逆变器将前两种类型逆变器部分优点进行综合，最近在国内已经有设备厂家推出，但建成的光伏应用案例不多。木文将在逆变器结构、维护性、运营维护、建设成木等方面对三种逆变器方案进行综合对比，提出各种类型的逆变器的适用场合。2三种逆变器技术方案分析目前应用于光伏电站的逆变器主要有三种类型，集中式、组串式和集散式［2］。其中集中式逆变器方案包含有直流汇流箱、直流配电柜、集中式逆变器及升压箱式变压器，结构如图1(a)所示。集中式逆变

3、器设备功率在50KW到1000KW之间，功率器件采用大电流IGBT，系统拓扑结构采用DC-AC—级电力电子器件变换全桥逆变，工频隔离变压器的方式，防护等级一般为IP20。体积较大，室内立式安装。光伏阵列容量大多为1MW,采用两台500kW逆变器并联，每台逆变器一冋MPPT,500kW所接组串一般约180串，由于不冋光伏组串的输出电压往往不完全匹配(特别是光伏组串因多云、树荫、污渍等原因被部分遮挡吋)，MPPT跟踪效率较低，导致逆变的效率降低，发电量的下降。集中式逆变器前些年由于造价较低，技术成熟，0前己建成的大型地面光伏电站大多采用集中式逆变器，适用于日照均匀的大型厂房、荒漠电站

4、、地面电站等大型光伏发电系统。组串式逆变器方案主要设备冇组串式逆变器、交流汇流箱和箱式变压器,结构如图1(b)所示。组串式逆变器设备功率3kW至60KW,功率开关管采用小电流的MOSFET,拓扑结构采用DC-DC-BOOST升压和DC-AC全桥逆变两级电力电子器件变换，防护等级一般为IP65。体积较小，可室外臂挂式安装。采用组串式逆变器光伏阵列容量配置较灵活。组串式逆变器逆变器MPPT数量一般有2〜3冋，由于逆变器容量较小，按500kW容量折算，MPPT数量为集中式30倍以上，可根据组件布置、日照、组串模块差异进行优化调节，从而增加了发电量。组串式逆变器在相比集中式起步稍晚，随着

5、分布式光伏电站的不断推广，组串式逆变器的优势逐步体现。主要适用于中小型屋顶光伏发电系统、小型地面电站、山地光伏、农光互补等新型光伏发电形式。集散式逆变器方案配置有带MPPT功能的直流汇流箱、直流配电柜、集中式逆变器和箱式变压器。采用集散式逆变器容量通常为1MW。集散式逆变器优势是结合了组串式和集中式逆变器的优点，直流汇流箱带MPPT功能，大人增加了MPPT数量，有效解决了因灰尘遮挡、阴影遮挡、组件劣化、倾角差异等组件失配带来的发电损失。同吋1MW逆变器提升了直流输入电压、交流输出电压等级，并采用多种节能降耗理念，在提升发电效率的同吋显著降低系统投资成本。同吋在输出电能质量和并网性

6、能方面，避免组串式逆变器的多机并联带来的谐波劣化，甚至与电网谐振的问题。集散式逆变器在近两年推出，0前应用较少，适用与大型地面光伏电站和部分山地光伏。现以1MW光伏阵列为例，分析三种逆变器的技术方案如表1所示:2三种逆变器投资收益分析2.1设备投资成本对比三种方案初始投资对比(包含逆变器、箱变、汇流箱、土建、安装和设备采购对比)从表2可以看出三种方案，集中式逆变器方案投资成本稍低，相比组串式逆变器可节省部分交流电缆。组串式逆变器相比集中式逆变器主要可节省直流汇流柜和逆变器房的土建费用。集散式逆变器在三种逆变器投资成本适中，主要是由于相比集中式逆变器带MPPT的智能汇流箱的成本较高

7、。但从总体来说三种方案投资成本差异不大，单位kW投资均在900元左右。2.2征地和工期对比组串式逆变器相比集中式和集散式逆变器方案，减少了逆变器室、直流汇流柜、通信柜(代替的是直挂式的通讯箱)。集中式和集散式的1MW的逆变器房占地约为30m2,组串式逆变器没有逆变器室，可减少永久征地的土地占用，减少土建工程，可节省工期，缩短施工吋间。2.3发电量的对比分析(1)组串式和集散式逆变器相比集中式启动电压更低，与直流输入电压的匹配性好，发电量更高[3]0前集中式逆变器启动电压为520V