集中式逆变器和组串式逆变器选型对比

2018-3-24

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220V;8kW-400KW可接入380V;400kW-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-500kW选用三相组串式逆变器,500kW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。

《 一 》 逆变器拓扑方案对比

集中式逆变器:功率在30kW到2500kW之间,随着电力电子技术的发展,组串式逆变器越做越大,现在500KW以下的集中式逆变器基本退本市场。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,后级一般接双分裂工频升压隔离变压器,防护等级一般为IP20。体积较大,室内立式安装。

组串式逆变器:功率在1kW到80kW,小功率逆变器开关管一般采用小电流的MOSFET,中功率逆变器一般采用集成多个分立器件的功率模块,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。

《 二 》 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。

《 三 》 主要优缺点和适应场合

集中式逆变器一般用于荒漠电站,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,可以集中安装,便于管理;

(2)逆变器元器件数量少,故障点少,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500-820V,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200-800V,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)使用分立功率器件的逆变器电气间隙小,不适合高海拔地区(使用功率模块的逆变器不受影响)。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,(薄膜组件负极接地系统要外加隔离变压器),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100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,如果没有直流熔断器,当系统发生故障时,不容易断开。

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