光伏并网逆变器选型报告

A/2 版第 1 页 共 12 页光为绿色新能源股份有限公司逆变器选型调研报告运营中心2014 年 10 月A/2 版第 2 页 共 12 页目录一、光伏发电系统类型及特点 - 3 - 二、组串型集中型并网方案对比分析 - 3 - 三、不同类型电站逆变器选型 - 5 - 3.1 大型荒漠电站逆变器选型分析 - 5 - 3.2 山地电站逆变器选型分析 - 6 - 3.3 屋顶电站逆变器选型分析 - 7 - 四、组串型、集中型方案投资收益 - 8 - 4.1 屋顶电站组串型、集中型方案造价及收益分析 . - 9 - 4.2 华为与其他品牌组串型逆变器对比 . - 9 - 五、不同品牌组串型方案投资收益 - 11 - 六、逆变器选型建议 - 12 - A/2 版第 3 页 共 12 页近期针对目前组串型、集中型并网逆变器在荒漠、山地、屋顶光伏发电系统中的适用性问题做了技术调研分析，分析结果如下：一、光伏发电系统类型及特点项目类型 屋顶电站 山地电站 荒漠电站装机容量 几 kW—— 6MW 几 MW——几十 MW 几十 MW——几百 MW 并网电压等级 0.4kV/10kV 10kV/35kV 35kV 以上组件排列 一致性差 一致性较差 一致性好安装载体 厂房屋顶（防火要求高） 山坡 荒漠、戈壁滩二、组串型集中型并网方案对比分析项目 组串型 集中型 说明安装 外挂式 设备房集中型需建设设备房，造价提高 0.07 元 /W，施工周期长，部分项目难以寻找安装位置；通风散热系统易受灰尘影响，故障时影响系统正常运行。1MW发电单元 50 台（ 20kW） 2 台 (500kW) 集中型逆变器数量少，控制简单，协同稳定性好；组串型逆变器数量多，交流侧管理复杂。故障范围 小 大 单台设备容量决定其故障影响组件阵列容量设备维护 损失小、方便 不方便组串型故障可用备用机替换，影响小；集中型只能就地维修，所需时间长，影响发电。集中A/2 版第 4 页 共 12 页型综合维护成本每年比组串型高 0.2~0.8 万元/MW。安全性直流侧安全稳定性高交流侧安全稳定性高组串型直流侧无汇流箱、直流走线短，有效降低火灾风险，交流侧并联节点多，控制复杂，适用于对火灾防护等级要求高且容量不大的分布式屋顶系统；集中型直流侧有汇流箱、走线长，易发生拉弧起火，交流侧并联节点少，控制容易，适用于容量大、直流侧起火损失小的大型地面系统。可靠性 高 低组串型防护等级 IP65 ，全密封设计，对潮湿、灰尘、酸碱防护效果好，部分采用无风扇自然散热设计，免维护，长期保证散热效果；集中型防护等级 IP20 ，风扇散热，抗潮湿、灰尘、酸碱环境能力差，内部电源多，故障率高，长时间有效散热难以保证。系统效率组串型阵列失配损失小， MPPT效率高，组件一致性差的情况优势明显；组串型夜间待机损耗小，集中型夜间待机损耗高。运行业绩 大型电站以集中型逆变器为主，分布式电站组串型份额逐渐提高。电能质量并网系统集中型电能质量高，电网调控性好；华为组串型具备反向谐波注入功能，有效提高电能质量，保障系统稳定运行，拥有中广核嘉兴秀洲 10MW成功案例。监测系统集中型采用综合布线实现系统数据传输，线路长，故障排除难度大；华为组串型采用通信基站方式实现无线传输，稳定性有保障，故障排除快，建设成本低。建设成本 组串型建设成本高 0.25 元 /W 左右，具体由并网电压等级、并网点远近、阵列面积决定A/2 版第 5 页 共 12 页根据电站类型的不同，从安装载体、容量、接入方式以及制约因素都有所不同，因此逆变器选型应结合电站特性，充分发挥组串型、集中型的优势，综合考虑安全性、可靠性及项目收益而定。三、不同类型电站逆变器选型3.1 大型荒漠电站逆变器选型分析大型荒漠电站 组串型 集中型系统可靠性交流侧多台并联运行，控制复杂程度高，相互间易受谐波、环流干扰，多台并联运行稳定性低。交流侧经变压器解耦并联、台数少，受谐波分量影响小，并联运行稳定性高。可采用通信基站实现无线通信，故障率低、易排查，保障系统稳定可靠。采用传统综合布线技术，布线距离长，易受电磁环境干扰，故障不易排查。发电量削弱 MPPT、弱光利用优势，发电量提升程度有待验证。组件间距小时，冬季遮挡影响发电量。系统维护免维护，备用机替换容易，维修时间短，电量损失小。定期维护，故障机只能现场修复，维修时间长，电量损失大。安全性直流侧安全性高，交流侧对于电网友好性、适应性缺乏大规模长时间应用验证。常规应用，技术成熟，直流侧易故障起火，交流侧安全性有保障， 已经过长时间验证。项目案例 少 普遍建设成本 组串型比集中型单瓦高 0.25 元结论 大型荒漠电站建议以集中型为主， 选用部分用组串型进行对比； 在难以保证组件A/2 版第 6 页 共 12 页间距时可采用组串型。对于大型荒漠地面电站而言，从安全性、可靠性、建设成本看，集中型有一定优势；现有组串型系统效率提升缺乏数据支撑；因此在大型荒漠地面电站中，集中型逆变器仍占主导地位。3.2 山地电站逆变器选型分析山地电站 组串型 集中型系统可靠性交流侧多台并联运行，控制复杂程度高，相互间易受谐波、环流干扰，多台并联运行稳定性低。交流侧经变压器解耦并联、台数少，受谐波分量影响小，并联运行稳定性高。发电量组串配置容量低， MPPT跟踪精度高，组件排列一致性差， 失配损失小， 效率提升明显，发电量高。组串配置容量高， MPPT跟踪精度低，组串一致性差，不利于发挥规模优势，失配损失大，降低发电量。安装外挂式， 安装位置灵活， 不需要设备房，可配置小容量升压变，设备方便运输，施工难度低，相比集中型建设成本低0.1 元 /W。合适的安装位置难找，需要建设设备房，设备安装难度高，成本高。系统维护免维护， 备用机替换容易， 维修时间短，电量损失小。定期维护，故障机只能现场修复，维修时间长，电量损失大。安全性直流侧安全性高， 交流侧对于电网友好性、适应性缺乏大规模长时间应用验证。常规应用，技术成熟，直流侧易故障起火，交流侧安全性有保障， 已经过长时间验证。项目案例 少 普遍A/2 版第 7 页 共 12 页建设成本 组串型比集中型单瓦高 0.15~0.25 元结论 山地电站建议采用组串型集中型复合并网方案，依据地形地貌发挥各自优势对于山地电站而言，从安全性、可靠性、建设成本看，集中型占优；但由于地形地貌复杂多变，组串型效率高、组串配置、安装方式灵活方面占优，因此建议采用组串型集中型复合并网方案。3.3 屋顶电站逆变器选型分析屋顶电站 组串型 集中型规模容量较小组件配置容量小、灵活，克服屋顶情况复杂、安装局限性的特点。组件配置容量大，支路多，配置不灵活，组串间失配损失较大。系统可靠性规模小、台数少、多低压并网，可靠性容易保障低压并网受容量限制，多升压并网，技术成熟，可靠性高发电量MPPT优势明显，失配损失小，效率高，发电量提升明显，自耗电低。不利于发挥规模优势，失配损失高， MPPT效率低，自耗电高，隔离变夜间损耗每 MW每月约 600kWh。中低压并网 低压并网有优势 容量导致低压并网不方便安装外挂式，安装位置灵活，不需要设备房，设备方便运输，施工难度低，相比集中型建设成本低 0.1 元 /W。合适的安装位置难找，需要建设设备房，设备安装难度高，走线路径长，成本高、损耗高。系统维护 免维护，备用机替换容易，维修时间短，电量损失小。定期维护，故障机只能现场修复，维修时间长，电量损失大。安全性组串型直流侧无汇流箱、直流走线短，有效降低火灾风险；系统容量集中型直流侧有汇流箱、走线长，易发生拉弧起火，造成厂房起火，扩大损失；单A/2 版第 8 页 共 12 页小，交流侧并联节点数量降低，可靠性有保障，适用于对火灾防护等级要求高且容量不大的分布式屋顶系统。台容量大， 受并网点上级变压器容量限制，对用户配电网友好性降低。项目案例 增多趋势，主流方案 减少趋势，逐渐淘汰建设成本 低压并网时，组串型比集中型单瓦高 0.12 元结论 屋顶电站建议采用组串型并网方案，规避屋顶及并网限制，提高安全性对于屋顶电站而言，集中型建设成本稍低；组串型在安全性保障、灵活性、能效性方面更有优势，体现在防范火灾、发电量提升等方面；因此目前屋顶电站中组串型已逐渐成为主流。四、组串型、集中型方案投资收益如图 1 系统效率与造价对收益率的敏感性分析结果表明， 在相同收益率下， 系统效率每提高 1%， 折合初始投资降低 0.1 元 /W。图 1 系统效率与造价对收益率的敏感性分析A/2 版第 9 页 共 12 页4.1 屋顶电站组串型、集中型方案造价及收益分析综合分析，屋顶电站初始投资组串型较高于集中型，但是效率高、后期更有利于维护、相对较低的衰减使得年均增收 6 万元。1MW系统 组串型 集中型 差值建设成本 750~800 万 740~780 万 10~25 万系统效率 79% 76% 3% 依据财务模型计算结果，效率提升 3%，折合初始投资降低 0.3 元 /W；年发电量 102.7 万 kWh 98.8 万 kWh 3.9 万 kWh 首年电费收益（ 1.08/kWh ） 110.9 万元 106.7 万元 4.2 万元衰减 首年 2.6%，剩余 0.6% 首年 3%，剩余 0.8% 20 年收益 2034 万元 1898 万元 120 万元1MW系统，组串型初期投入增加 10~25 万，每年增加收益 4.2 万元， 3~6 年可回收初始投入差额，剩余年限净增收 70~100 万元。4.2 华为与其他品牌组串型逆变器对比设备性能 华为 其他安全性防触电直流侧虚拟接地，交流侧设有残余电流检测装置（ RCD） ，降低触电事故概率直流侧虚拟接地， 交流侧设有残余电流检测装置（ RCD） ，降低触电事故概率并联谐振 具备电网反向谐波注入功能，主动适应 没有反向谐波注入功能， 电网电A/2 版第 10 页 共 12 页电网谐波，提高电能质量，对电网更友好，运行更安全稳定；有大于 50 台并联运行成功业绩。能质量变差的情况造成系统并联谐振， 系统无法正常运行；缺乏 50 台（ MW级）以上并联运行业绩。直流侧 无断路器，只有直流开关，当直流侧发生故障时直流开关无法分断，智能靠自身软保护系统。部分配有直流断路器， 直流侧故障时， 断路器实现分断电路， 具备硬件保护、 软件保护， 更安全。可靠性散热自然散热、无风扇设计，可以保障长久可靠运行，实现良好散热，对酸碱、粉尘抵抗力强，故障率低、散热效果好。风扇散热， 在粉尘、 酸碱环境中影响风扇寿命， 长久运行故障率高，不及时维护影响逆变器效率，同时降低逆变器使用寿命。并网方案 通信技术支撑， 50 台稳定运行案例 最多 20— 30 台并联通信系统 华为通信技术世界领先，无线通信技术应用光伏并网系统，免除常规综合布线技术，稳定性有保障，同时成本降低，大规模应用优势更明显。采用综合布线技术，传输距离长， 易受干扰， 降低系统可靠性，提升故障发生概率；工程两大，成本高。能效技术支撑3 路 (2+2+2)MPPT（ 失配低） 、 低启动电压、无风扇散热、欧洲效率 98.3% 2 路（ 3+3） MPPT（失配高） 、风扇散热、欧洲效率 97.5% 白沟数据 发电量高于其他 1.5% 低于华为设备项目案例 MW级以上案例较多 小型系统多结论安全、可靠、能效及应用案例综合分析，华为优势较为明显，且其智能管理系统可靠性高，成本低。白沟电站 20kW组串型逆变器运行数据：A/2 版第 11 页 共 12 页白沟电站实际运行数据（华为与其他品品牌 20kW设备对比）华为组串 其他组串 差值发电量（ 10.1-10.8 ） 510kWh 500kWh 10kWh（ 2%）发电量（ 8.1-9.19 ） 4283kWh 4224kWh 59 kWh（ 1.4%）五、不同品牌组串型方案投资收益1MW组串型系统 华为 其他 差值首年系统效率 80% 78.4% 1.6% 根据财务模型计算结果，效率提升 1.6%，折合初始建设投资华为低 0.16 元 /W（未包含后期衰减差值）首年发电量 104 万 kWh 101.9 万 kWh 2.1 万 kWh 首年电费收益（ 1.08/kWh ） 112.3 万元 110.1 万元 2.2 万元运维成本（通信） 1 万元 / 年（均摊） 1.2 万元 / 年（均摊） 0.2 万元 / 年（均摊）衰减 首年 2.6%，剩余 0.55% 首年 2.7%，剩余 0.6% 20 年收益 2071 万元 2015 万元 56 万元从单台设备情况考虑，国内国际一线品牌各有优势，华为产品的核心优势体现在自然散热、 3 路（ 2+2+2） MPPT、反向谐波注入方面，使得其工作更高效、可靠；而对于系统多台并联运行方面，华为优势比较明显，其反向谐波注入、强大的智能通信管理技术解决了并联环流、并联谐振等问题，保证了系统运行的安全、稳定；白沟系统 1.6%的发电量提升，也客观反映了其优异的性能，因此在组串型逆变器品牌中，华为以其品牌、业绩、性能更胜一筹。A/2 版第 12 页 共 12 页六、逆变器选型建议1. 大型地面电站、荒滩电站以集中型为主，适当采用组串型逆变器。根据运行情况和成本变化调整各型逆变器的使用比例。2. 山坡电站根据具体地形条件，采用组串型、集中型逆变器混合配置方案。3. 屋顶电站优先使用组串型逆变器4. 组串型逆变器的选择华为逆变器优势明显。