某农光互补项目逆变器选型分析

刘辰晨 王 勇

（1.上海交通大学，上海200240；2.上海宝网能源科技有限公司，上海201103）

0 引言

对于国内常规地面光伏电站，通常存在一个潜在的认识，即大型地面光伏电站选用集中式逆变器，而针对屋顶等BIPV类型分布式光伏电站选用组串式逆变器。关于逆变器的选择，电力系统并网功能的满足肯定为首要前提，其次就是建设成本的经济性分析。由于光伏发电系统的特性，在经济性分析时，不能仅考虑建设成本，同时应考虑整个项目运营寿命周期内的投入与产出，以做到综合经济性最佳为原则。故大型地面光伏电站只能选用集中式逆变器的说法过于武断，也不够科学；因地制宜，根据光伏电站装机规模、所处环境和电网接入要求，合理选择逆变器类型，才可使项目投资者收益最大化。本文从浙江地区某大型农光互补项目逆变器选型比较入手，分别从逆变器特性及不同类型逆变器对投资的影响进行分析。

1 集中式逆变器与组串式逆变器的特点简析

目前市场化的主流光伏逆变器可分为集中式逆变器和组串式逆变器。其中集中式逆变器又分为户内安装和户外集装箱式逆变器。相对来说，后者在大型地面电站中应用更多。与组串式逆变器相比，通常每台集中式逆变器有一路MPPT，光伏组件经汇流后接入逆变器直流侧。相对组串式逆变器，单台集中式逆变器功率较大，单位成本较低，技术成熟，应用广泛。集中式逆变器对同一项目来说，设备总数少，便于运行管理，电能质量问题少，调度方便，同时对应成本也较低。但集中式逆变器需专用机房或配套散热专用设备，自用电较高，散热设备维护成本高；直流系统需经多次汇流，直流汇流箱故障率高，直流系统较交流系统火灾风险更大；而逆变的MPPT因无法跟踪每一串组件实时状态，无法保证整个逆变器回路中组件都处于最佳工作点；同时若有部分组件遭到遮挡，发生遮挡失配会影响整个回路发电效率。

组串式逆变器通常应用时指将一定数量光伏组件组串输出的直流电能转换成交流电能的装置。若干个光伏组串输入一个逆变器，在直流端有最大功率峰值跟踪功能，在交流端并联后输出。逆变器允许多路输入，每路具有单独的MPPT，能够使组串并联阵列较好地避免模块差异和遮影等因素带来的影响，减少了多路光伏组件与逆变器MPPT 不匹配情况，提高了发电量。但同时组串式逆变器由于技术正在成熟中，实际工程应用较少，尤其是大型地面光伏电站，目前还鲜有长期运行经验。同时，受限于单台设备容量，零电压穿越功能较难实现，不利于光伏电站独立运行。并且，对于投资者来说，组串式逆变器本身单位造价高于集中式逆变器，不利于项目初期投资成本控制。

2 某农光互补项目逆变器选型对比

浙江某农光互补光伏项目规划总容量18 MWp，总占地600亩，土地为复耕丘陵地带，部分光伏组件位于梯田陡坡地势。该项目光伏组件采用265 Wp规格国产多晶硅组件，使用预制桩加钢支架顺地形敷设。因考虑项目农光互补特殊性，光伏组件相对地面抬高1.6 m 以上。该项目设计初期按常规地面电站设计，选择500kW 集中式逆变器，每2台逆变器置于一座集中逆变箱房中。项目一期规划11.66MWp，根据地形分割为10个方阵，其中5个1.143 MWp方阵、1个1.096 MWp方阵、4个1.213 MWp 方阵，共使用10 座集装箱式集中式逆变器。

正如前文所述，对于一致性良好的大型地面电站，选择集中式逆变器无可厚非，但本项目因其山地环境特殊性，又考虑农作物生长需求，部分区域内光伏组件排布无法做到大型荒漠电站般一致不变，故盲目地把所有逆变器定为统一的集中式逆变器显得不够严谨。依据本项目地形特点，针对部分北坡缓坡地带、南坡梯田陡坡以及低洼杂散布置地点，选择组串式逆变器，可确保复杂、角度不一致的区域接入同一台组串式逆变器的方阵具有良好的一致性，以提高整个单位系统内的发电量。依此原则，保留原设计方案中5×1.143 MWp及1.096 MWp部分集中式逆变器设置，其余地块全部更换为组串式逆变器。

3 投资成本与后期收益对比

不同生产商的不同级别产品因功能不同，价格范围较宽，无法直接应用于本项目成本变化估算。故在本项目方案比选过程中，选择阳光电源旗下集中式逆变器与组串式逆变器，使得经济性比较更有意义。具体对比如表1所示。

表1 逆变器选型对于1 MWp光伏电站初投建设成本对比［1］

根据市场行情及以往项目经验，集中式逆变器目前单价为0.26元/Wp，同品牌同水准的组串式逆变器单价高出0.2～0.25元左右，一般在0.46 元/Wp以上。如表1 所示，对同一项目，选择组串式逆变器时，综合造价会提高0.25 元/Wp左右。针对本项目，初投资直接成本增加150万左右。考虑到采用组串式逆变器后，单位年发电量约增加3%［2］左右，本项目拟采5MW组串式逆变器替换原方案中集中式逆变器，按项目所在地1 056h年利用小时数计算，新方案年可增加15.8万kW·h电量，不计算补贴，可增加直接电费收入15.8万元。对投资方来说，针对方案替换部分，内部收益率（IRR）可提高约1个百分点。

4 结语

由于在国内大范围开展光伏发电初期，国内组串式逆变器供应商少且技术不成熟，国外产品价格很高，组串式逆变器方案往往限制于整体造价；同时，由于大量地面电站建设工期限制，箱式集中式逆变器易于运输安装的特点使其成为光伏电站首选。随着国内组串式逆变器生产企业技术水平的不断提高［3］，单位综合造价的降低，对于投资者考虑到投资回报率，组串式逆变器在大型并网电站中的应用将会是趋势。

［1］阳光电源股份有限公司.光伏电站逆变器选型［J］.电源世界，2015（2）：49－52.

［2］罗宇飞，孙韵琳，陈开汉，等.并网光伏发电系统的电气效率研究［C］//第12届中国光伏大会暨国际光伏展览会论文（光伏系统及工程、系统部件及并网技术），2012.

［3］张平.组串式逆变器提高光伏发电效率［N］.中国电力报，2014－12－11（006）.