逆变器差异

逆变器方案对比集中式逆变器设备功率在 50KW到 630KW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 50KW，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。维护成本以 20MW电站为例，应用 500kW的集中式逆变器 20 台， 25kW组串式则需要 400 台，同等质量下故障率提高 20 倍，但同样要指出，虽然组串式逆变器的故障较多，但每台故障机器对电站带来的损失也远小于集中式逆变器。此外集中式逆变器是器件级维护， 组串式维护则一般都是整机更换， 质保期外集中式逆变器每年维护费用 10MW*0.3元 /W*515万元，组串式为 10MW*0.6*1060万元。结论 从目前的技术发展来看， 地面光伏电站的主流仍然是大机， 适用于日照均匀的大荒漠电站，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。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。但随着逆变器技术日新月异的发展，不排除小机突破技术壁垒和成本瓶颈的可能。成本核算1. 大机方案。安装成本主要体现在 10 个土建房的地基及本体建设费用 不含材料成本 、 20 台大逆变器的搬运费用 含吊装 、 20 台逆变器的安装费用 含接线 。10 个土建房的地基及本体建设费用 不含材料费成本 一个土建房地基及本体建设配置 2 个大工、 3 个小工，大工每人 300 元，小工每人 180 元，耗时 7 天建一个 MW房及地基，一共 20 个土建房及地基，小计（ 300 2180 3） 7 107.98 万元；20 台逆变器搬运费用 含吊装 吊装费每台逆变器按照 2 个小时计算，吊车按照 300元每小时计算，花费小计 20 2 3001.2 万元；40 台逆变器的安装费用 含接线 20 台大逆变器 3 名电工大概耗时 10 天，费用小计300 3 100.9 万元。其他花费小计 1 万元，合计 7.981.20.9112.08 万元。2. 小机方案。安装成本主要体现在 400 台小逆变器的安装费用 含搬运及接线 。800 台小逆变器安装费用 含搬运及接线 按照平均每台逆变器安装费 30 元 含搬运 ，每台逆变器接线 30 元计算， 工人每天可获得 300 元左右的报酬， 所以此部分费用小计 400 30302.4 万元。其他花费小计 1 万元，合计 2.413.4 万元。综合以上分析，电站建设阶段如果采用小逆变器，安装成本大概可以节省将近 0.723万元 /MW。如果集中式方案采用集装箱形式，地基建设成本跟兆瓦房一致，但是增加了设备成本， 系统成本大致持平。 所以针对大型地面电站， 采用组串式解决方案从现场安装成本方面考量也具有先天的优势。