組串式vs集中式：光伏逆變器究竟選誰

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1、太陽庫專注為您建光伏電站http://www.solarstock.cn/　　2014年慕尼黑InterSolar論壇上，資深光伏從業(yè)人士ManfredBachler（曾是全球最大EPC廠商PhoenixSolar的首席技術(shù)官）提出了用組串式逆變器改造現(xiàn)存的集中式逆變器的方案，給出的結(jié)論是5～6年可收回改造成本，主要是因為集中式逆變器維護麻煩、可用性差，僅在可用度方面就比組串式逆變器差6%?！　〗眨袠I(yè)內(nèi)對于組串式與集中式逆變器的故障率、可靠性眾說紛紜。本文將從以下幾個角度詳細(xì)分析，拋磚引玉?！　?、系統(tǒng)可

2、靠性基本原理差異　　組串式方案組件和逆變器直接相連，逆變器輸出通過升壓變接入電網(wǎng)，輸變電鏈路設(shè)備少，直流線纜短，輸電主要以交流線纜為主；集中式方案主要設(shè)備有直流匯流箱、直流配電柜、逆變器及升壓變，輸變電鏈路設(shè)備多，輸電線路直流線纜較多。本文將從以下幾個方面分析系統(tǒng)方案可靠性原理差異?！　?.1、直流和交流線路對系統(tǒng)安全性能的影響　　直流電特點是易產(chǎn)生拉弧故障且不易熄滅，存在無法撲滅的風(fēng)險，因為只要有光照，就會有電流產(chǎn)生，危害性大；交流電由于存在過零點，即使發(fā)生電弧故障，電弧也會在過零點處熄滅，危害性小?！　?

3、.2、系統(tǒng)故障響應(yīng)時間　　交流側(cè)出現(xiàn)短路故障時，由于能量來自于電網(wǎng)，能量足夠大，電氣保護設(shè)備可及時跳脫，切斷短路路徑，保護用電設(shè)備；直流側(cè)短路太陽庫專注為您建光伏電站http://www.solarstock.cn/時，由于故障電流小，且斷路器常有降額設(shè)計，斷路器不能快速保護切斷短路路徑，其間可能出現(xiàn)絕緣老化、軟化，進而引發(fā)火災(zāi)?！　?.3、關(guān)鍵設(shè)備成熟度太陽庫專注為您建光伏電站http://www.solarstock.cn/　　由于交流電技術(shù)已發(fā)展了100多年，發(fā)電技術(shù)穩(wěn)定、成熟，應(yīng)用范圍廣，與之相關(guān)的電

4、器件也已發(fā)展成熟。而光伏直流電保護技術(shù)積累少，有很多亟待解決的技術(shù)難題；且直流電壓范圍廣，能量差異較大，相關(guān)應(yīng)用器件發(fā)展還不成熟，如用于高壓直流保護的器件，只有極少數(shù)廠家才能提供。　　1.4、系統(tǒng)關(guān)鍵器件選型　　當(dāng)前，逆變器器件選型時，部分廠家為追求低成本，交流斷路器用在集中式逆變器直流側(cè)的現(xiàn)象非常普遍，這樣會給系統(tǒng)帶來極大的安全隱患。首先，由于交流電和直流電電壓等級不同，交流斷路器用于直流場景，工作電壓超出器件額定電壓，長期使用會造成斷路器功能失效，安全隱患大；其次，由于直流電壓等級高，工作電流大，斷路器切

5、斷過程易產(chǎn)生電弧，直流和交流特點不同，斷路器滅弧裝置設(shè)計也勢必不同，當(dāng)交流斷路器應(yīng)用在直流場景時，直流電弧不能有效熄滅，如果電弧持續(xù)太久（幾十ms），則會產(chǎn)生爆炸事故?！　?.5、分析對比　　從以上系統(tǒng)角度分析可知，組串式逆變器比集中式逆變器可靠性更好，組串式方案比集中式方案更安全、更可靠。據(jù)統(tǒng)計，集中式逆變器幾乎每月都有起火燒毀的重大事故；而組串式直流線纜很短，交流部分安全性經(jīng)過100多年驗證，全球范圍至今10G以上組串式電站，還未聽說發(fā)生過嚴(yán)重的起火事故。太陽庫專注為您建光伏電站http://www.so

6、larstock.cn/　　2、逆變器失效率差異　　集中式和組串式逆變器由于功率等級不同，其結(jié)構(gòu)特點、散熱方式，以及防護等級等，都會有所不同，從而整機失效率也會存在差異?！　?.1、組串式逆變器失效率　　業(yè)界一些知名的組串式逆變器廠家按照25年系統(tǒng)可靠運行設(shè)計，采用自然散熱方式，無外置風(fēng)扇，實現(xiàn)內(nèi)外部的環(huán)境隔離，防護等級達(dá)IP65，可使內(nèi)部器件保持在無塵和穩(wěn)定的環(huán)境中運行，大幅降低了溫度、風(fēng)沙、濕氣、鹽霧等外部環(huán)境對器件壽命的影響，可靠性大幅增強。同時系統(tǒng)無易損部件，無熔絲等需定期更換的器件，整機故障率小于1

7、%，實現(xiàn)了系統(tǒng)免維護?！　?.2、集中式逆變器失效率　　集中式逆變器方案一般采用常規(guī)的土建房或集裝箱式機房，防護等級IP54，但因機房普遍采用直通風(fēng)式散熱方案，實際只能達(dá)到IP44或者更低，無法阻擋風(fēng)沙、灰塵和腐蝕性氣體進入逆變器。因此集中式逆變器內(nèi)部電路器件容易暴露在惡劣的工作環(huán)境下，如灰塵在逆變器內(nèi)電路板、端子排等的累積會造成爬電距離減小，最終造成放電、起火等安全風(fēng)險。太陽庫專注為您建光伏電站http://www.solarstock.cn/　　濕塵在PCB或元器件間易形成漏電效應(yīng)和腐蝕效應(yīng)，造成信號的異

8、常或高壓拉弧打火，還有可能造成電網(wǎng)對PE的短路，引起逆變器異常關(guān)機或炸毀。同時逆變器風(fēng)扇是易損件，平均使用壽命約為5年。北方很多電站是在戈壁灘上建設(shè)，實際上是典型的鹽堿地，灰塵中含大量的鹽離子成分。在晝夜間歇工作模式下，發(fā)生腐蝕和漏電的概率比常規(guī)的電氣設(shè)備大很多；據(jù)統(tǒng)計，集中式逆變器失效率大于3%。太陽庫專注為您建光伏電站http://www.solarstock.cn/　　2.3、分析對比　　通過