文档介绍：光伏电站解决方案对比分析
国家能源局敲定2014年国内光伏新装机容量达14GW,伴随着光伏电站规划目标的提升,引起了人们对电站设计方案的讨论,特别是针对组串式和集中式这两种光伏逆变器的选择。相比于国际市场,国内市场以大型地面电站为主,更多的光伏投资商倾向于集中式逆变器,本文主要从逆变器技术方案入手,就两种方案的适用场合及优劣势进行分析。

兆瓦级箱式逆变站解决方案:1MW单元采用一台兆瓦级箱式逆变站,内部集成2台500kW并网逆变器(集成直流配电柜)、交流配电箱等设备,该箱式逆变站箱体防护等级可达IP54,可直接室外安装,无需建造逆变器室土建房。
集中式解决方案:1MW单元需建设逆变器室,内置2台500kW并网逆变器(集成直流配电柜)、1台通讯柜等设备。现场需要建造逆变器土建房。
组串式解决方案:1MW单元采用40台28kW组串式并网逆变器,组串式逆变器防护等级IP65,可安装在组件支架背后。

投资成本对比
组串式解决方案:
集中式解决方案:
兆瓦级箱式逆变站解决方案:
备注:以上价格来源于各设备厂商及系统集成商,此报价仅供参考。设备数量均按照1MW单元计算。
可靠性对比
(1)元器件对比
集中式解决方案:1MW配置2台集中式并网逆变器,单台设备采用单级拓扑设计,共用功率模块6个,2台并网逆变器共12个。单兆瓦配置设备少、总器件数少,发电单元更加可靠。另外,集中式逆变器采用金属薄膜电容,MTBF超过10万小时,保证25年无需更换。
组串式解决方案:1MW配置40台组串式并网逆变器,单台设备采用双级拓扑设计,共用功率模块12个,40台并网逆变器共480个。功率器件电气间隙小,不适合高海拔地区。组串式逆变器采用户外安装,风吹日晒很容易导致外壳和散热片老化;且单兆瓦配置设备数量多、总器件数多,可靠性低;采用铝电解电容,MTBF仅为数千个小时,且故障后无法现场更换。
(2)应用业绩对比
集中式解决方案:集中式并网逆变器在大型地面电站中应用广泛,国内目前99%的光伏电站均采用该类型并网逆变器,市场占有率高,认可度高。
组串式解决方案:组串式并网逆变器在大型地面电站中的应用极少,国内目前只在青海格尔木有4MW的运行业绩,市场占有率低,认可度低。
根据全球最权威的光伏逆变器行业研究机构IHS截至2013年12月的统计,容量在5MW以上的光伏电站中,全球约2%的电站采用了组串式方案接入。各代表区域市场里面,比例最高的德国市场,采用组串式方案的比例为12%;近年市场容量排名第一第二的中国和美国市场,采用组串式方案很低,比例不到1%。
(3)谐波及环流问题
集中式解决方案:1MW电站仅需2台并网逆变器,接入双分裂变压器,交流侧无需汇流设备,完全不用考虑环流问题和谐波叠加问题,更加可靠。
组串式解决方案:1MW多达40台组串式并网逆变器,单台设备在额定功率下的谐波含量远高于集中式逆变器,且40台逆变器并联后,会在并网点造成谐波叠加问题,而且较难抑制。另外,因交流输出侧采用双绕组变压器,多台设备间的环流问题严重。
单台设备额定功率下的谐波电流对比(数据来源于CQC检测报告)
(4)MPPT跟踪技术
集中式解决方案:集中式并网逆变器采用单路