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集中式逆变器和组串式逆变器选型之比较
 国家能源局下放通知,2014年国内光伏新装总容量达14G,其中分布式8G,地面电站6G。分布式光伏电站将迎来一个前所未有的发展机会。国家电网对分布式光伏电站要求如下:单个并网点小于6MW,年自发自用电量大于50%8KW以下可接入220V8KW-400KW可接入380V400KW-6MW可接入10KV。根据逆变器的特点,光伏电站逆变器选型方法:220V项目选用单相组串式逆变器,8KW-30KW选用三相组串式逆变器,50KW以上的项目,可以根据实际情况选用组串式逆变器和集中式逆变器。

 

  逆变器方案对比:

 

  集中式逆变器:设备功率在50KW630KW之间,功率器件采用大电流IGBT,系统拓扑结构采用DC-AC一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。

 

  组串式逆变器:功率小于30KW,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。

 

  系统主要器件对比:

 

  集中式逆变器:光伏组件,直流电缆,汇流箱,直流电缆,直流汇流配电,直流电缆,逆变器,隔离变压器,交流配电,电网。

 

  组串式逆变器:组件,直流电缆,逆变器,交流配电,电网。

 

  主要优缺点和适应场合:

 

  1、集中式逆变器一般用于日照均匀的大型厂房,荒漠电站,地面电站等大型发电系统中,系统总功率大,一般是兆瓦级以上。

 

  主要优势有:

 

  (1 逆变器数量少,便于管理;

 

  (2 逆变器元器件数量少,可靠性高;

 

  (3 谐波含量少,直流分量少电能质量高;

 

  (4 逆变器集成度高,功率密度大,成本低;

 

  (5 逆变器各种保护功能齐全,电站安全性高;

 

  (6 有功率因素调节功能和低电压穿越功能,电网调节性好。

 

 主要缺点有:

 

  (1 直流汇流箱故障率较高,影响整个系统。

 

  (2 集中式逆变器MPPT电压范围窄,一般为450-820V,组件配置不灵活。在阴雨天,雾气多的部区,发电时间短。

 

  (3 逆变器机房安装部署困难、需要专用的机房和设备。

 

  (4 逆变器自身耗电以及机房通风散热耗电,系统维护相对复杂。

 

  (5 集中式并网逆变系统中,组件方阵经过两次汇流到达逆变器,逆变器最大功率跟踪功能(MPPT)不能监控到每一路组件的运行情况,因此不可能使每一路组件都处于最佳工作点,当有一块组件发生故障或者被阴影遮挡,会影响整个系统的发电效率。

 

  (6 集中式并网逆变系统中无冗余能力,如有发生故障停机,整个系统将停止发电。

 

  2、组串式逆变器适用于中小型屋顶光伏发电系统,小型地面电站。

 

  主要优势有:

 

  (1 组串式逆变器采用模块化设计,每个光伏串对应一个逆变器,直流端具有最大功率跟踪功能,交流端并联并网,其优点是不受组串间模块差异,和阴影遮挡的影响,同时减少光伏电池组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况,最大程度增加了发电量。

 

  (2 组串式逆变器MPPT电压范围宽,一般为250-800V,组件配置更为灵活。在阴雨天,雾气多的部区,发电时间长。

 

  (3 组串式并网逆变器的体积小、重量轻,搬运和安装都非常方便,不需要专业工具和设备,也不需要专门的配电室,在各种应用中都能够简化施工、减少占地,直流线路连接也不需要直流汇流箱和直流配电柜等。组串式还具有自耗电低、故障影响小、更换维护方便等优势。

 

  主要缺点有:

 

  (1 电子元器件较多,功率器件和信号电路在同一块板上,设计和制造的难度大,可靠性稍差。

 

  (2 功率器件电气间隙小,不适合高海拔地区。户外型安装,风吹日晒很容易导致外壳和散热片老化。

 

  (3 不带隔离变压器设计,电气安全性稍差,不适合薄膜组件负极接地系统,直流分量大,对电网影响大。

 

  (4 多个逆变器并联时,总谐波高,单台逆变器THDI可以控制到2%以上,但如果超过40台逆变器并联时,总谐波会迭加。而且较难抑制。

 

  (5 逆变器数量多,总故障率会升高,系统监控难度大。

 

  (6 没有直流断路器和交流断路器,没有直流熔断器,当系统发生故障时,不容易断开。

 

  (7 单台逆变器可以实现零电压穿越功能,但多机并联时,零电压穿越功能、无功调节、有功调节等功能实现较难。

 

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