组串逆变器助力智能大型光伏电站解决方案

1.概述

中国的并网光伏发电呈现出“分散开发、低压就地接入”与“大规模集中开发、中高压接入”并举的发展特征。从应用情况看，荒漠或边远地区，大型地面光伏电站的规模化建设是今后重要的发展趋势。光伏发电产业技术的不断进步和规模的不断扩大，光伏发电技术日渐成熟，以及系统成本不断下降，大型地面光伏电站在中国获得了大规模开发，特别是拥有大面积的荒地和荒漠资源、丰富太阳能资源的西部地区。

大型地面光伏电站设计方案通常采用集中式方案，特别适用于地势平坦、无遮挡、中高压并网电压、电能质量和电网调度要求高等场合。同时集中式大型地面光伏电站正面临提高发电量与降低投资成本的矛盾日益突出；集中式方案无法适应多样化的场景和需求如地面起伏不平、朝向不一致、局部遮挡、不同组件型号、可安装的面积大小不同、相对零散等；电站越建越多，存量管理问题突出如监控困难、故障定位难、服务响应慢、厂家关门、专业维护人员难找、买不到备件等的挑战。智能光伏电站具有智能监测、智能诊断、智能控制、智能管理等功能，采用将数字信息技术与能源技术充分融合的智能技术。为有效改善和解决传统电站建设和运维的问题，降低系统初始投资和运维成本，提升发电收益，具有高效、智能、安全和可靠特点的智能光伏电站是发展方向，组串式方案是解决方案之一。组串式方案地面电站在光伏产业发达的欧洲地区已经得到较广泛应用。

2.组串式方案和集中式方案比较

大型地面电站通常采用“模块式、分块发电、集中并网”方案，以1MW为模块单元。1MW集中式方案，采用两台500kW集中式逆变器；1MW组串式方案通常采用20～30kW逆变器。以采用250Wp多晶组件、28KTL组串逆变器和500KTL集中式逆变器为例，1MW组串式逆变器和集中式逆变器方案配置见图1和表1，优劣势对比见表2。

图1 组串式逆变器和集中式逆变器1MW方案示意图

表1 组串式逆变器和集中式逆变器1MW方案配置对比

表2 组串式方案和集中式方案优劣势对比

综上所述，基于组串式逆变器的智能大型电站解决方案，能实现高效、智能、安全和可靠，与集中式方案相比，发电量提升大于5%，鉴于目前组串逆变器价格，组串式方案与集中式方案系统综合成本相当。智能组串监控使得早预防、早发现、早解决、维护更简单，实现对组件的智能管理，实时监控组串状态，发生异常自动告警，精确定位组串故障，恢复时间短，方便运维，提升发电量，从而实现多发电和节省运维成本目的。(www.xing528.com)

3.组串式方案应用案例

海润光伏金昌一期20MW项目，采用10MW组串式方案和10MW集中式方案，项目位于甘肃省金昌市，光伏组件采用HR-250W多晶硅光伏组件，采用最佳倾角37°固定式安装，采用分散逆变、两级升压和集中并网方案，采取480V/35kV/110kV两级升压并网的方式，组串式方案1MWp光伏发电系统设置1台容量为1000/1000kVA升压变压器。其中光伏组串数量为22块，每5个光伏组串接入1台28KTL组串式逆变器，每8台组串式逆变器接入1台8进1出交流配电柜，5台交流配电柜接入箱式升压变480V低压侧，通过箱式升压变将480V交流电压升至35kV，再由1条35kV集电线路接至35kV配电母线，经一台容量为63MVA、35/110kV主变压器升压至110kV后接入电网。

组串逆变器采用无风扇设计，自然散热，以及采用SiC功率器件，降低损耗，IP65防护等级，防沙尘效果好，减少维护成本。为了减少交流损耗，组串逆变器提高其交流侧输出电压，同时组串逆变器实现组串的精细化的智能管理，电站信息智能管理。基于组串逆变器1MW子系统布置图和光伏系统图如图2和图3所示。

图2 基于组串逆变器1MW子系统布置图

4.结束语

本文分析在大型地面光伏电站传统集中式方案存在的不足，如提高发电量与降低投资成本的矛盾，无法适应多样化的场景和需求，以及电站存量管理问题等，通过集中式逆变器方案和组串式逆变器方案从配置和优劣势对比，组串式方案与集中式方案系统综合成本相当，但基于组串式方案的智能大型光伏电站解决方案，能降低系统初始投资和运维成本，提升发电收益，具有高效、智能、安全和可靠的特点，同时介绍了组串式方案应用案例，随着组串式逆变器成本降低，组串式方案在大型地面光伏电站中将占有一席之地，并发挥越来越重要作用。

图3 基于组串逆变器1MW光伏系统图

（作者：合肥海润电力科技有限公司 钟建安）