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淺述組串式逆變器集中化布局方案特點
  • 隨著小型地面電站或工商業電站越來越多使用組串逆變器,電站的精細化設計越來越受到重視,其中合理的電站布局方案至關重要。良好的布局方案可以有效降低電站成本,提高電站的發電效率。本文通過對比分散式布局和集中式布局,詳細闡明了集中式布局在減少發電量損失、更快的通訊、更便利的安裝施工和維修服務等方面具有的明顯優點。把集中式布局推薦給廣大電站設計者。
  • 眾所周知,不同類型光伏電站使用不同功率的光伏逆變器,大型地面電站推薦使用集中式逆變器,目前主流集中式逆變器單機功率已達到3MW以上;而小型地面電站及工商業屋頂電站推薦使用組串式逆變器,50kW-200kW功率范圍內的組串式逆變器都有較好的應用;而針對戶用型光伏電站,因其一般規模較小,普遍采用25kW以下的組串式逆變器。其中,針對小型地面電站及工商業屋頂電站逆變器的布局,相比于將組串式逆變器分散放置于靠近組件端的傳統分散式布局,經過大量的項目實踐后認為,將組串式逆變器集中化架構的布局模式具有可以減少發電損失、通訊快速穩定、便于安裝施工以及后期運維等優勢:
      
      一、減少發電損失
      
      如圖1、2所示,組串式逆變器如采用傳統的分散式架構布局,所用的直流線纜短,交流線纜長;如采用集中化架構布局,則直流線纜長,交流線纜短。而直流線纜損耗相比交流線纜損耗要少,采用集中化架構布局逆變器,總的線纜傳輸損耗要少。
      
      另一方面,為了降低LCOE(平準化發電成本),直流側超配在如今的電站設計中運用的越來越普遍,從之前的超配10%,到超配20%,有些地區甚至超配到50%。超配比例越高,逆變器輸出削峰的時間則越多,在部分光照強烈,超配比例高的光伏電站中,一天中有80%的光照時間逆變器都能夠滿功率輸出。
      
      而逆變器集中化架構布局在超配削峰的環境下可以更好的補償發電量損失。下面我們來對比看下集中化架構布局和分散式架構布局在超配下的發電量損失情況。圖1為分散式架構的功率傳輸路徑,圖2為集中化架構的功率傳輸路徑。對于電站業主來說,更重要的是電網連接點POC處的發電量,而不單純是逆變器輸出點的發電量。
      
      讓我們假設在分散式和集中化這兩種架構下直流線損都是0.5%,交流線損都是1.5%(實際上分散式架構總線損會比集中式架構大)。在削峰時逆變器端保持100%功率輸出,如采用分散式架構,最終在交流電網連接點POC得到的功率為98.5%,如采用集中化架構,經過直流功率傳輸后逆變器才進行削峰,最終在電網連接點POC得到的功率為99.5%??梢?采用集中化架構布局,最終的上網電量會更高。
      
      二、更快的電站通訊
      
      逆變器集中化架構布局,逆變器之間的通訊線纜可以更短,逆變器到數據采集器之間的通訊距離一般也可以做到在20~30m之內。組串逆變器采用以太網通訊的話,以太網現場通訊網速最高可達100Mbit/s,足夠在1S內實現所有電站控制。
      
      而對于采用PLC通訊的組串式逆變器,其節省的通訊線纜長度不過數十米,但是通常需要額外增加適配器,并且PLC通訊速度最大為115.2Kbit/s,這在日益復雜及高要求的電站級別控制上還是顯得有些緩慢。在小型地面電站或者大型工商業電站,建議組串逆變器使用以太網通訊,可以實現更快的通訊,并且更快的控制逆變器,下發指令。
      
      三、安裝施工及后期運維更便利
      
      組串式逆變器由于單機功率較小,一個電站中往往有幾十甚至上百臺組串式逆變器。以一個20MW的中小型地面電站為例,占地面積超過300畝,如果采用分散式布局,上百臺組串式逆變器分散在各個角落,不僅安裝調試耗時耗力,后期日常巡檢維護或是逆變器出現故障時,更是會出現滿山遍野尋找逆變器的尷尬場面。
      
      綜上所述,針對小型地面電站或工商業電站,本文推薦了電站系統設計和布局方案。組串逆變器支持直流輸入最大電壓1500V,組件通過直流匯流箱接入組串逆變器,支持高達150%超配,逆變器直流和交流側可應用銅芯或者鋁芯線纜,逆變器交流側通過低壓面板后接入箱變。組串逆變器采用以太網通訊,通過數據管理器將數據上傳至光伏云平臺監控,實現免費的數據監控。
      


      集中式布局方案是眾陽新能源科技有限公司在長期的電站設計經驗中,總結出行之有效的布局方案,通過逆變器統一布局在交流側可以明顯降低交流線纜,從而降低整體成本。逆變器布局在一起,使通訊線纜更短,通訊距離也更短,從而實現更快通訊。逆變器是系統比較薄弱的環節,集中布局的方案對于日后檢修、維護都特別方便。集中式布局將會得到越來越多電站業主的認同。
      
      作者簡介
      
      徐應群,男,安慶眾陽新能源科技有限公司總經理,北京航空航天大學碩士研究生,主要研究方向為光伏發電技術和大功率電力電子轉換技術。

    秦建,男,信義儲電(深圳)有限公司,研發總監,主要研究光儲一體化技術。
      
      編輯:Harris
      
      

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