1.4、系统关键器件选型
当前,逆变器器件选型时,部分厂家为追求低成本,交流断路器用在集中式逆变器直流侧的现象非常普遍,这样会给系统带来极大的安全隐患。首先,由于交流电和直流电电压等级不同,交流断路器用于直流场景,工作电压超出器件额定电压,长期使用会造成断路器功能失效,安全隐患大;其次,由于直流电压等级高,工作电流大,断路器切断过程易产生电弧,直流和交流特点不同,断路器灭弧装置设计也势必不同,当交流断路器应用在直流场景时,直流电弧不能有效熄灭,如果电弧持续太久(几十ms),则会产生爆炸事故。
1.5、分析对比
从以上系统角度分析可知,组串式逆变器比集中式逆变器可靠性更好,组串式方案比集中式方案更安全、更可靠。据统计,集中式逆变器几乎每月都有起火烧毁的重大事故;而组串式直流线缆很短,交流部分安全性经过100多年验证,全球范围至今10G以上组串式电站,还未听说发生过严重的起火事故。
2、逆变器失效率差异
集中式和组串式逆变器由于功率等级不同,其结构特点、散热方式,以及防护等级等,都会有所不同,从而整机失效率也会存在差异。
2.1、组串式逆变器失效率
业界一些知名的组串式逆变器厂家按照25年系统可靠运行设计,采用自然散热方式,无外置风扇,实现内外部的环境隔离,防护等级达IP65,可使内部器件保持在无尘和稳定的环境中运行,大幅降低了温度、风沙、湿气、盐雾等外部环境对器件寿命的影响,可靠性大幅增强。同时系统无易损部件,无熔丝等需定期更换的器件,整机故障率小于1%,实现了系统免维护。
2.2、集中式逆变器失效率
集中式逆变器方案一般采用常规的土建房或集装箱式机房,防护等级IP54,但因机房普遍采用直通风式散热方案,实际只能达到IP44或者更低,无法阻挡风沙、灰尘和腐蚀性气体进入逆变器。因此集中式逆变器内部电路器件容易暴露在恶劣的工作环境下,如灰尘在逆变器内电路板、端子排等的累积会造成爬电距离减小,最终造成放电、起火等安全风险。
湿尘在PCB或元器件间易形成漏电效应和腐蚀效应,造成信号的异常或高压拉弧打火,还有可能造成电网对PE的短路,引起逆变器异常关机或炸毁。同时逆变器风扇是易损件,平均使用寿命约为5年。北方很多电站是在戈壁滩上建设,实际上是典型的盐碱地,灰尘中含大量的盐离子成分。在昼夜间歇工作模式下,发生腐蚀和漏电的概率比常规的电气设备大很多;据统计,集中式逆变器失效率大于3%。