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集中式逆變器和組串式逆變器選型對比
2019-04-23

國家電網對分布式光伏電站要求如下:單個并網點小于6MW,年自發自用電量大于50%;8kW以下可接入220V;8kW-400KW可接入380V;400kW-6MW可接入10kV。根據逆變器的特點,光伏電站逆變器選型方法:220V項目選用單相組串式逆變器,8kW-500kW選用三相組串式逆變器,500kW以上的項目,可以根據實際情況選用組串式逆變器和集中式逆變器。

1、逆變器方案對比:

集中式逆變器:功率在100kW到2500kW之間,隨著電力電子技術的發展,組串式逆變器越做越大,現在500KW以下的集中式逆變器基本退本市場。功率器件采用大電流IGBT,系統拓撲結構采用DC-AC一級電力電子器件變換全橋逆變,后級一般接雙分裂工頻升壓隔離變壓器,防護等級一般為IP20。體積較大,室內立式安裝。

組串式逆變器功率在1kW到80kW,小功率逆變器開關管一般采用小電流的MOSFET,中功率逆變器一般采用集成多個分立器件的功率模塊,拓撲結構采用DC-DC-BOOST升壓和DC-AC全橋逆變兩級電力電子器件變換,防護等級一般為IP65。體積較小,可室外臂掛式安裝。

2、系統主要器件對比:

集中式逆變器:光伏組件,直流電纜,匯流箱,直流電纜,直流匯流配電,直流電纜,逆變器,隔離變壓器,交流配電,電網。

組串式逆變器:組件,直流電纜,逆變器,交流配電,電網。

3、主要優缺點和適應場合:

1、集中式逆變器一般用于荒漠電站,地面電站等大型發電系統中,系統總功率大,一般是兆瓦級以上。

主要優勢有:

(1)逆變器數量少,可以集中安裝,便于管理;

(2)逆變器元器件數量少,故障點少,可靠性高;

(3)諧波含量少,直流分量少,電能質量高;

(4)逆變器集成度高,功率密度大,成本低;

(5)逆變器各種保護功能齊全,電站安全性高;

(6)有功率因素調節功能和低電壓穿越功能,電網調節性好。

主要缺點有:

(1)直流匯流箱故障率較高,影響整個系統。

(2)集中式逆變器MPPT電壓范圍窄,一般為500-820V,組件配置不靈活。在陰雨天,霧氣多的部區,發電時間短。

(3)逆變器機房安裝部署困難、需要專用的機房和設備。

(4)逆變器自身耗電以及機房通風散熱耗電,系統維護相對復雜。

(5)集中式并網逆變系統中,組件方陣經過兩次匯流到達逆變器,逆變器最大功率跟蹤功能(MPPT)不能監控到每一路組件的運行情況,因此不可能使每一路組件都處于最佳工作點,當有一塊組件發生故障或者被陰影遮擋,會影響整個系統的發電效率。

(6)集中式并網逆變系統中無冗余能力,如有發生故障停機,整個系統將停止發電。

2、組串式逆變器適用于中小型屋頂光伏發電系統,小型地面電站。

主要優勢有:

(1)組串式逆變器采用模塊化設計,每個光伏串對應一個逆變器,直流端具有最大功率跟蹤功能,交流端并聯并網,其優點是不受組串間模塊差異,和陰影遮擋的影響,同時減少光伏電池組件最佳工作點與逆變器不匹配的情況,最大程度增加了發電量。

(2)組串式逆變器MPPT電壓范圍寬,一般為200-800V,組件配置更為靈活。在陰雨天,霧氣多的部區,發電時間長。

(3)組串式并網逆變器的體積小、重量輕,搬運和安裝都非常方便,不需要專業工具和設備,也不需要專門的配電室,在各種應用中都能夠簡化施工、減少占地,直流線路連接也不需要直流匯流箱和直流配電柜等。組串式還具有自耗電低、故障影響小、更換維護方便等優勢。 

主要缺點有:

(1)電子元器件較多,功率器件和信號電路在同一塊板上,設計和制造的難度大,可靠性稍差。

(2)使用分立功率器件的逆變器電氣間隙小,不適合高海拔地區,使用功率模塊的逆變器不受影響。戶外型安裝,風吹日曬很容易導致外殼和散熱片老化。

(3)不帶隔離變壓器設計,電氣安全性稍差,薄膜組件負極接地系統要外加隔離變壓器,直流分量大,對電網影響大。

(4)多個逆變器并聯時,總諧波高,單臺逆變器THDI可以控制到2%以上,但如果超過100臺逆變器并聯時,總諧波會迭加,而且較難抑制。

(5)逆變器數量多,總故障率會升高,系統監控難度大。

(6)沒有直流斷路器和交流斷路器,如果沒有直流熔斷器,當系統發生故障時,不容易斷開。

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