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光伏电站方案对比分析

    1、方案介绍

    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。
(兆瓦级箱式逆变站解决方案)
    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。
(组串式解决方案)
    2、方案对比
    A、投资成本对比
(组串式解决方案成本)
(集中式解决方案)
     B、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
   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MPPT跟踪技术,单级拓扑,无BOOST电路,完全适用于大型地面电站无遮挡的环境中,可靠性更高。
    组串式解决方案:组串式并网逆变器采用多路MPPT跟踪技术,双级拓扑,配备BOOST升压电路,主要针对分布式及小型电站设计,而大型地面电站因其组件种类单一、朝向角度一致、无局部遮挡,无需配置多路MPPT逆变器。
    (5)故障设备数量
    假设组串式逆变器故障率为1%,集中式故障率2%,电站容量按照100MW计算。
    集中式解决方案:100MW共需200台集中式并网逆变器,按照故障率2%计算,故障设备为4台,按照每台更换一半元器件的极端情况考虑,共需要花费<30万。
    组串式解决方案:100MW共需4000台组串式并网逆变器,按照故障率1%计算,故障数量为40台,按照组串式整机更换的维护理念,共需人工更换逆变器40次,共需花费61.6万元。