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組串式逆變器在大型并網(wǎng)電站中應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)可行性
【摘要】在光伏行業(yè)不斷發(fā)展的背景下，發(fā)電站施工進(jìn)度與效率逐漸受到普遍關(guān)注。本文就我國組串式逆變器在大型并網(wǎng)電站中應(yīng)用的現(xiàn)狀與問題進(jìn)行分析，探討組串式和集中式逆變器系統(tǒng)的投資和收益，同時分析組串式逆變器在大型并網(wǎng)電站中應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)可行性，促進(jìn)光伏發(fā)電中穩(wěn)定、可持續(xù)的發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】組串式逆變器;大型并網(wǎng)電站;經(jīng)濟(jì)可行性
就目前而言，太陽能就是可持續(xù)利用與儲量豐富的資源，還沒有污染，對于能源與環(huán)境問題解決來說，發(fā)揮著不可替代的作用，在科學(xué)與經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的時代，太陽能發(fā)電將是必然選擇。其中逆變器對于整個發(fā)電體系至關(guān)重要，而且通過逆變器可以把直流電變化為交流電。
1.我國光伏并網(wǎng)的逆變器應(yīng)用現(xiàn)狀與問題
在我國光伏行業(yè)飛速發(fā)展的基礎(chǔ)上，其中光伏并網(wǎng)的逆變器也取得一定成績，具體包含多組串類并網(wǎng)的逆變器、微網(wǎng)的逆變器、較小型并網(wǎng)的逆變器以及集中類并網(wǎng)的逆變器。而目前普遍應(yīng)用于大型的并網(wǎng)集中式逆變器因為容量限制，需要裝置直流柜與匯流箱設(shè)備，經(jīng)過兩次匯流造成組件匹配性無法提高，各塊組件差異性會使匯流過程因為木桶效應(yīng)而受到影響，導(dǎo)致整個系統(tǒng)的效率降低，單單雨水灰塵影響，損失就會達(dá)到百分之八，且串聯(lián)并聯(lián)也會達(dá)到百分之二的損失，因此目前首要任務(wù)就是考慮二者損失的有效解決策略。
就當(dāng)下發(fā)電站發(fā)展來看，直流功率的調(diào)節(jié)器比較常用，其能夠在接線盒的附近連接組件，即便這樣也無法節(jié)省直流柜與匯流箱。而微網(wǎng)的逆變器也就順應(yīng)產(chǎn)生，也就是連接每一塊組件以后，就會將直流電逆變成交流電，也就可以并接起來使用。該方案最終目的就是為了避免以上二者帶來的損失，但是因為微網(wǎng)的逆變器中效率比較低，加之價格比較昂貴，因此，在發(fā)電站比較常用多組串并網(wǎng)的逆變器，同時在各個支架的方陣中裝置多組串并網(wǎng)的逆變器，通常運用兩個以上組串來與并網(wǎng)的逆變器進(jìn)行連接。當(dāng)多個并網(wǎng)的逆變器并聯(lián)輸出后，再通過升壓的變壓器將電壓升高。該解決方式可以有效的把分站房、直流柜與匯流箱省去，使得系統(tǒng)效率與施工進(jìn)度得以提升[1]。
此外，當(dāng)下我國許多逆變器生產(chǎn)公司逐漸生產(chǎn)出多組串并網(wǎng)的逆變器，這也證明逆變器技術(shù)基本成熟。而且不少大型光伏的并網(wǎng)電站體系設(shè)計經(jīng)驗逐漸豐富，基本具有可實施的條件。只是多組串并網(wǎng)的逆變器比較廣泛應(yīng)用在BIPV與小型電站中，而大型并網(wǎng)體系中則比較缺乏多組串并網(wǎng)的逆變器，沒有充足的經(jīng)驗作為支持。按照多組串并網(wǎng)的逆變器特性與參數(shù)，在大型并網(wǎng)的電站中應(yīng)用起來仍然具備很多優(yōu)勢，其中逆變器參數(shù)說明從表一與表二中可以看出。
2.集中式與組串式逆變器的系統(tǒng)收益與投資對比
2.1組串式的逆變器發(fā)電收益比較高
(1)該種逆變器比較適合組件衰減有差異的情況，因為晶硅體的組件衰減不一樣，部分組件衰減情況較為嚴(yán)重，五年時間系統(tǒng)不一致的可能性幾近百分之八到百分之十。一旦使用集中式的逆變器策略，發(fā)電量就會嚴(yán)重降低，同時使用組串式的逆變器可以有效控制部分衰減嚴(yán)重組件，將發(fā)電量損失降低。
(2)這種逆變器還有節(jié)省直流柜與匯流箱，其組串直接與逆變器連接，這樣直流回路線損就可以降低，在一定程度上提高發(fā)電效率[2]。
2.2組串式的逆變器運營成本比較低
(1)該逆變器比較容易適應(yīng)光伏組件中單體功率持續(xù)增長趨勢，這樣可以方便組件的更換，提高發(fā)電效率。如果組件出現(xiàn)故障，可以在規(guī)定范圍內(nèi)對組件進(jìn)行高效更換，在一定程度上提高發(fā)電的效率。一般都是使用多晶硅的組件，這種組件的功率從過去兩百三十Wp增加到目前的兩百五十五Wp。因為組串木桶效應(yīng)，在將單個兩百三十五Wp組件更換成兩百五十五Wp組件過程中，更換的新組件功率會因為舊組件而受到限制，也就需要更換五百千瓦逆變器中全部的組件，這樣才可以使新組件進(jìn)行高效的發(fā)電，三十千瓦逆變器一般包含兩種MMP，通常只要更換十五千瓦的組件�？梢娛褂媒M串式的逆變器對于系統(tǒng)擴(kuò)展來說具有明顯優(yōu)勢，進(jìn)而提高發(fā)電的效率。
(2)一般集中式的逆變器功率密度比較高，在散熱系統(tǒng)方面也有較高要求，相對來說故障發(fā)生率也比較高。如果組串式的逆變器功率密度比較低，其故障發(fā)生率也就會比較低。同時，為更好的降低故障發(fā)生效力，可以將故障發(fā)生率較高的通訊柜、匯流箱與直流柜等設(shè)備減少，這樣也可以提高系統(tǒng)可靠性。
(3)該種逆變器可以有效降低光伏電站發(fā)生故障的面積，現(xiàn)在許多大型集中的逆變器單體容量比較大，例如一臺五百千瓦逆變器出現(xiàn)故障，就會導(dǎo)致五百千瓦的發(fā)電系統(tǒng)不能發(fā)電，進(jìn)而導(dǎo)致巨大損失。而使用組串式的逆變器之后，一臺三百千瓦的逆變器出現(xiàn)故障，就只會導(dǎo)致三十千瓦系統(tǒng)不能發(fā)電，這在一定程度上使得發(fā)電企業(yè)損失降低，并有效保證整個發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電的效率。
(4)同時不需要增設(shè)排風(fēng)的設(shè)備，而且耗電量比較低，在一定程度上節(jié)省了電費的支出。
(5)當(dāng)組串式逆變器出現(xiàn)故障時，比較容易實施維修，而且在維修人員技能方面要求不高，可以迅速將故障進(jìn)行處理。一般情況下，組串式逆變器更換過程中只需要兩個小時左右。但是集中式逆變器則需要一些專業(yè)維修工作人員來進(jìn)行維修，一些配件必須制造廠供應(yīng)，且維修起來需要大概兩到十天，只要某一臺設(shè)備不能運營，就會使得發(fā)電量受到較大影響[3]。
3.組串式的逆變器在大型并網(wǎng)電站中應(yīng)用經(jīng)濟(jì)的可行性
在實際應(yīng)用過程中，組串式的逆變器體系系統(tǒng)效率一般在百分之八十二，也就是假設(shè)國內(nèi)西部某發(fā)電站使用集中式的逆變器是10MW，且光伏的電站每年的發(fā)電量是一千四百萬千瓦時，如果選擇組串式的逆變器每年則可以多發(fā)五十三千瓦時的電量。根據(jù)電價零點九元每千瓦時來計算，年收入則增加了四十七點七萬元左右，如果運營二十五年就可以增加一千一百九十二點五萬元的收入。
綜上所述，組串式的逆變器組成逆變體系在初期設(shè)備中投入比較高，就系統(tǒng)長期運營與投入成本來看，其總成本比較低，回報率卻比較高。現(xiàn)在我國大部分電站使用的是集中式的逆變器，但是在全球的市場，則是廣泛使用組串式的逆變器，可見在未來發(fā)展中，大型并網(wǎng)的電站中將會普遍應(yīng)用組串式的逆變器，這也是今后發(fā)展的必然趨勢。
【參考文獻(xiàn)】
[1]閻浩耘.多組串逆變器在大型并網(wǎng)電站中的應(yīng)用[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2013，34(09)：26-27.
[2]張密，居秀麗，何國慶.電網(wǎng)阻抗對大型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)穩(wěn)定性影響分析[J].中國電機工程學(xué)報，2013，45(34)：34-40.
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