曾建友:集散式逆变器及其系统设计应用

演讲人系深圳市禾望电气股份有限公司太阳能开发部总经理

本文根据“2015第四届分布式发电与微电网技术大会”演讲PPT编辑而成

问题提出——分析系统的实际发电效率

传统集中式1MW光伏发电系统存在并联失配、传输损耗大的问题。

现有方案的缺点:电压低、电流大;MPPT数量少。

效率提高的方向:提高电压、降低电流;增加MPPT数量,减少PV的并联失配。

鉴于这个思路,我们提出一种既能减小电流、又能降低组件失配的系统架构

两种改善系统发电效率的新方案

1、组串式逆变器

组串式逆变器每2~4串PV对应1路MPPT,大大减小PV的并联失配,提升发电量。组串式逆变器改进了集中式逆变器MPPT数量少的缺点;但是三相480Vac输出,相比传统方案600Vdc两线传输,其实远距离传输损耗增大了。

2、集散式逆变器

具有多路MPPT+交直流升压。在前级PV组件的附近(汇流箱)增加DC/DC升压和MPPT单元,形成每2~4串对应1路MPPT。与组串式逆变器相同的MPPT数量,降低组件的并联失配,提升发电量;交直流传输电压都提高,对应直流传输损耗比集中式和组串式都大幅下降。

三种方案的系统特点对比

集散式逆变器融合了组串式逆变器和集中式逆变器各自的优点:分散跟踪控制+集中并网;在输出电能质量、并网性能和稳定性方面优于组串式,发电收益高于组串式;在发电收益方面大大超过集中式,同时保持了集中式电网适应性好的优点。

集散式与组串式相比,效率可以提高0.5%。

价值分析

1、系统效率提升3%

发电效率大幅提升,系统效率提升>3%(平均每年每MW多发电5万度)。

2、可维护性及智能化大大加强

汇流箱与逆变器分开招标,汇流箱的智能化程度低、厂家的技术实力不足,长期维护保障差。

需要增加组件性能的节点分析功能,进行故障的精确定位:PV端口开路;PV端口短路;PV组件衰减或者组件表面灰尘过大预报。

逆变器厂家的技术实力和维护团队,一般比汇流箱厂家强,从一家采购后续维护更有保障;逆变器的质保时间比汇流箱长。

3、hopeView智能电站管理系统

4、性价比最优

结论:综合初初投资及提高系统发电量而言,集散式光伏系统结合了组串式及集中式的优势于一体——性价比最优。

禾望集散式产品特点

1、逆变器功率模块防护好

2、逆变器功率模块易维护

逆变器的功率模块,拆卸方便,打开功率柜门、拆卸防护板的8个螺钉后,用螺丝刀直接拧松DC+、DC-和AC输出端子,以及4个固定螺钉就可以,维护时间在5~10分钟左右。

3、光伏控制器高效、自然冷

99.5%的转换效率,发热少,自然冷却;采用具有高压、高频和高温特性的Sic(碳化硅)半导体器件,效率高,发热少,可靠性高。

4、光伏控制器模块化、薄膜电容、无风扇

模块化设计、易维护:DC/DC模块相互独立互不影响。

高效:转换效率最高达99.5%;多路MPPT。

高可靠、寿命长:柜内外都无风扇设计;功率单元无电解电容、纯薄膜电容设计。

5、完整的高低温测试

6、完善的性能测试平台,防护与振动测试

典型案例与相关报告

禾望全球首家完成集散式逆变器的开发与并网稳定运行,首套系统已于2013年8月在内蒙成功并网,并在2014年通过了CQC认证和国网电科院的零电压穿越认证。

全球首家通过零电压穿越认证和CQC认证的集散式方案厂家。

山区电站存在的现状及设计

山坡地形特点:早晚间会存在局部遮挡;组件倾角差异大、占地面积大。

存在问题:遮挡、仰角差异导致大量的并联失配和发电损失;占地面积大,占地大于70亩/MW,而集中平地电站小于30亩/MW;汇流箱到逆变器的距离远,直流电缆成本比平地电站翻倍。

汇流箱到而且逆变器的距离长短差异大,短的20米,长的超过200米。

存在问题:直流电缆压降差异导致的并联失配发电损失非常大。(备注:电压差异27V,对应失配导致的功率损失达2%以上)

根据山地的地形特点及逆变器的MPPT数量:决定了该项目不宜用集中式方案,否则发电量大受影响,重点考虑集散式和组串式。

对于山区电站:系统初始投资成本,组串式比集散式高10万以上/MW;电缆传输损耗,组串式的远距离传输电压为480Vac,集散式为820Vdc,组串式比集散式高0.5%;交流电缆压降差异导致逆变器端口电压差异大,组串式比集中式电网适应性差。

由于每MW的占地面积大,如果采用组串式,则有的逆变器到箱变距离20米,有的到箱变距离有200米以上,这会导致电站中各逆变器的端口电压差异很大,有的工作在额定480Vac,有的工作在500Vac,甚至更高。那么在电网稍有波动的情况下,就会有些逆变器过压或者欠压保护,即电网适应性差。导致现场批量应用时需要经常手动调节箱变±2.5%的抽头。

结论:综合分析后,对于山区光伏电站,集散式方案是最佳的选择。

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