【思考】光伏发电设备应回归合理应用

来源:光伏盒子发布时间:2015-08-21 08:39:31

随着光伏发电技术的越发成熟,电站建设成本的降低和补贴制度的日益健全,光伏电站的容量从最早的几个千瓦发展到现在的几十兆瓦甚至几百兆瓦,为了顺应光伏电站发展的潮流,功率更大的集中式并网逆变器被迅速推向市场,并得到了非常好的市场应用。

 

根据全球最权威的光伏逆变器行业研究机构调查截至2013年12月的统计,容量在5MW以上的光伏电站中,全球约2%的电站采用了组串式方案接入。这一比例在德国最高也仅仅达到12%,而在光伏发展迅速的中国仅不到1%。在美国5MW以上的地面电站达2.3GW,采用组串式方案接入的比例同样不到1%,而在印度这一比例更低,印度作为新兴的光伏市场,容量5MW以上的光伏地面电站达580MW,几乎所有的5MW以上光伏地面能电站均采用集中式并网逆变器。综上所述,集中式逆变器在大型地面电站中应用的认可度极高。SMA公司大客户经理MrPradah先生也完全赞同在5MW以上的大型地面电站中使用集中式并网逆变器,他说:“在大型光伏电站中,尤其是容量大于5MW的光伏电站,最好的解决方案就是集中式逆变器,SMA一直在全球范围内推广并应用此方案,得到良好的客户反响。”

 

 

随着近年来也有组串式逆变器应用在5MW以上的大型地面电站中,引起了光伏业界对应用方案的争论,那么组串式方案与集中式方案相比真的会有如此巨大的优势吗?

一、组串式并网逆变器的应用是否能带来收益的提高?

光伏电站建设作为一种商业投资,投资收益率是各方关注的重点,无论采用何种方案,能够让客户最大限度的提高投资收益率便是完美的解决方案。将组串式并网逆变器应用于大型地面电站真的能为客户带来更大的收益吗?具体分析如下:

本次对比数据来源于某电站逆变器实际上传数据,橙色标注部分为某品牌组串式逆变器,蓝色标注部分为三个品牌的集中式逆变器。为了确保对比数据的公平性,本次对比将组串输出功率、组件衰减程度、交直流侧线损等因素综合考虑后,得出的具有实际价值的数据。

a.组串输出功率

组串式测试阵列输入功率为1.02MW,集中式测试阵列输入功率为1.04MW,为公平起见为组串式测试阵列增加2%的发电量。

b.组件衰减程度

集中式发电阵列组件为2011年投入运行,衰减严重,而组串式逆变器发电阵列组件为2013年投入运行,组件衰减程度远低于集中式发电阵列。经过实际测量,集中式测试阵列组件2年间平均衰减达到3.13%,最终数据的得出必须将组件衰减考虑进去。

c.交直流线损

结合组串式方案和集中式方案的各自组网特点,组串式逆变器交流侧线损较大,集中式逆变器直流侧线损较大,而组串式逆变器上传的发电量数据并未包含交流侧线损。根据分析线缆损耗占比为1%,所以组串式测试阵列需扣除这部分发电量。

考虑到以上三个因素后最终得出的测试数据如下:

 

 

通过以上数据对比可以得出,与A厂家相比组串式逆变器发电量平均低1.418%;与B厂家相比组串式逆变器发电量平均低2.174%;而与C厂家相比组串式逆变器发电量也仅高出1.0%。经过计算平均发电量后得出,组串式逆变器要比集中式逆变器发电量低0.864%。综上所述,组串式逆变器在大型地面电站中的应用无法为客户带来收益的提高。


二、组串式逆变器是否满足大型地面电站对设备功能的要求?

(1)零电压穿越保护的问题

根据GB/T19964-2012中对低电压穿越故障的要求,逆变器必须具备零电压穿越能力,要求逆变器能够在电网电压跌至0时,保持0.15s并网运行,当电压跌至曲线1以下,允许逆变器从电网中切出。

 

 

首先,根据组串式逆变器组网方式可知,组串式方案中逆变器间无高频载波同步,根本无法解决逆变器间的并联环流问题。其次,在该方案中距离箱变远端的逆变器线路阻抗较大。再有,因组串式方案交流侧采用多机并联模式,造成多台逆变器在电网电压跌落时无法统一输出电压及电流的相位。以上原因均会严重影响逆变器对零电压穿越故障的判定和过程控制。

在GB/Z19964-2005标准执行阶段,集中式并网逆变器不但通过实验室低电压穿越测试,同时也通过了现场低电压穿越测试,可见实验室中的测试仅表明单个设备能够实现穿越功能,但现场测试则说明逆变器在实际工况下应对电网故障的能力。为了证明逆变器能够应对现场实际工况下的电网故障,未来零电压穿越测试必然会增加现场测试环节,但是组串式逆变器能否通过现场测试的考验这是一个问题。

(2)防孤岛保护的问题

所谓孤岛效应是指当电网的部分线路因故障或维修而停电时,停电线路由所连的并网发电装置继续供电,并连同周围负载构成一个自给供电的孤岛的现象。

虽然在大型地面电站中对逆变器防孤岛保护的要求较低,但GB/T19964-2012标准仍然要求电站具有防孤岛保护设备,通常情况下逆变器采用主动+被动双重防孤岛保护,以保障在任何情况下逆变器能够可靠断开与电网连接。主动保护通常采用向电网注入很小的干扰信号,通过检测反馈信号判断是否失电,而被动保护通常采用检测输出电压、频率和相位的方式来判定孤岛状态的发生。

组串式逆变器在大型地面电站中交流侧直接并联在一起,因主动保护采用注入失真信号的方式无法应用在多机并联系统中,故无法执行孤岛保护中的主动保护,存在应用风险,如产生谐振孤岛将会对线路检修人员造成安全威胁,对用电设备造成损害,严重影响电站的运行安全。集中式逆变器交流输出侧无需汇流,而是直接接入双分裂绕组变压器,完全能够同时执行主动和被动孤岛保护,可靠性更高。

(3)支持电网调度问题

对于大型地面电站来说支持电网调度是普遍需求,通过调度控制逆变器发出无功或有功的具体数值。无论组串式逆变器还是集中式逆变器均采用RS485作为通讯接口,响应速度相对较慢,而集中式方案每兆瓦仅2台逆变器,调度方便,但对于组串式逆变器来说每兆瓦需要对多达40台逆变器进行调度,十分复杂,不利于电站的远程调度管理。

(4)PID效应抑制策略问题

逆变器负极接地是目前公认的最为可靠抑制PID效应的解决方法。对于组串式逆变器来说,通常采用虚拟负极接地电路的方式来抑制PID效应,如虚拟电路发生故障组串式逆变器则无法保障对PID效应抑制,远比实体负极接地可靠性差。集中式逆变器采用绝缘阻抗监测+GFDI(PVGround-Fault Detector Interrupter)方案,即逆变器实时监测PV+对地阻抗,如PV+对地阻抗低于阈值,逆变器立刻报警停机,切除安全隐患。而GFDI由分断器件和传感器组成,保障负极接地的可靠性和运行的安全性。

(5)分断器件保护问题

在大型地面电站中故障保护对电站非常重要,无论是采用软件保护还是硬件保护,都要求逆变器能够在故障发生时可靠动作,保护电站运行安全。但是对于直流侧采用直流开关(Switch)而非断路器(Breaker)的组串式逆变器来说,如果直流侧发生接地故障,直流开关不具备分断能力,无法将直流侧故障切断,从而造成硬件保护功能的缺失。

三、组串式逆变器是否能提高电站的维护效率?

(1)备用逆变器的问题

按照100MW电站计算,共需组串式逆变器4000台,厂家需提供的备用逆变器数量10台,比例仅为0.25%,但因组串式逆变器元器件数量众多、逆变拓扑复杂等原因故障率远高于0.25%。其次,大型地面电站地处沙漠、戈壁,物流欠发达,纵然组串式厂商承诺在质保期内由厂商派人上门回收故障逆变器,但在质保期外则需客户自行将逆变器通过物流运输至指定地址,对客户来说需要将单台55kg的并网逆变器搬运至物流收件点,无疑增加了客户的工作量。

(2)现场更换的问题

大型地面电站占地面积通常较大,部分电站现场道路条件较差,地形特殊,造成现场维护的诸多不便。特别是山地、丘陵电站,现场道路条件较差,运维人员无法将组串式逆变器直接运输至故障点进行更换,费时费力,影响电站的维护效率。

集中式并网逆变器多采用器件模块化设计,主要器件均可通过插拔的方式快速更换,在故障定位后,维护时间不会超过20分钟,整个维护过程由专业售后服务人员到场维护,无需业主参与。另外,集中式逆变厂商在电站附近的城市均建立有售后服务中心及备件管理中心,保障项目现场的售后服务及备件供给。

(3)维护成本的问题

组串式逆变器整机更换的维护方式注定其维护成本要远高于集中式逆变器,特别是在质保期过后,组串式逆变器的维护费用将在电站运行费用中占比不小。从元器件寿命角度分析,逆变器中的开关电源、铝电解电容寿命最短,多在5年~8年之间,对组串式逆变器来说需要整机更换,而集中式逆变器采用更换故障模块的方式维护,仅需更换开关电源(集中式逆变器采用金属薄膜电容运行寿命内无需更换),维护成本低。另外,专业的售后人员能够为客户提供更加周到的服务,更加适合大型地面电站的维护方式。

另外,中国制造的集中式逆变器应用在国外项目中同样不少,以阳光电源和特变电工这样的一类逆变器制造商为例。阳光电源集中式逆变器成功应用于意大利Puglia 120MW光伏并网电站项目、意大利撒丁岛12MW项目、西班牙特纳里夫岛5MW项目等;特变电工集中式并网逆变器成功中标巴基斯坦100MW光伏电站项目、阿尔及利亚90MW光伏电站项目等。而国外品牌SMA、邦飞利同样将集中式逆变器应用在本土以外的项目中,例如SMA Kalkbult,South Africa 75MW项目、Kagoshima,Japan70MW项目、Adelanto Solar Power Plant 10.4MW项目等;邦飞利美国Thornton 2.3MW项目、中国格尔木200MW项目、保加利亚Karadzhalovo 60MW项目、印度泰米尔纳德邦锡沃根加项目等。由此可见有能力的逆变器厂商能够保障并网逆变器在全球各地稳定运行,为全球客户提供可靠的光伏并网发电设备。

四、总结

集中式逆变器经历了12年的发展,目前已经占据了全球绝大部分的光伏市场,成为大型地面电站最主流的解决方案,而组串式逆变器多数仍然应用在分布式电站及小型地面电站中。根据权威机构统计,预计到2018年全球大功率逆变器仍将占据系统出货量的80%,光伏发电设备仍然会持续保持合理应用的发展态势。

责任编辑:liufang
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
三部委:明确光伏使用设施农用地要求,仅限离网项目来源:自然资源部 发布时间:2026-11-05 09:21:16

本文是自然资源部、农业农村部与国家林草局联合发布的《关于完善设施农用地管理的通知》(自然资发〔2026〕146号),旨在落实2026年中央一号文件精神,在严守耕地保护红线前提下,规范和优化设施农用地管理。通知明确设施农业用地按用途实行差异化管理:未破坏耕作层的简易设施可不办手续;对耕作层有影响的生产及附属设施须备案;非清单内或有建设意愿的设施应转为建设用地审批。文件统筹选址引导,鼓励使用未利用地、存量用地,严格限定林地草原占用范围;合理控制规模,突出节约集约;规范备案程序,强化林草审核前置;支持不动产登记与抵押融资;建立全周期监管和退出机制,明确三部门职责分工,并要求各省制定细化清单与标准,加强协同监管与政策衔接。(198字)

通威TNC组件入围华电5GW组件框采,长期合作再添新单来源:通威集团 发布时间:2026-11-05 09:14:24

通威TNC系列高效组件成功入围中国华电集团2026年第二批光伏组件框架招标,实现连续多次中标。该组件以高效率、高双面率、优异弱光响应和高温适应性著称,经全球多场景实证,适配各类光伏项目,显著降低BOS成本。依托全产业链一体化优势,通威持续夯实央企级供应保障能力。

《青海省清洁能源产业标准体系》正式印发来源:青海省能源局 发布时间:2026-11-05 09:01:29

青海省市场监管局与省能源局联合印发《青海省清洁能源产业标准体系》,标志着该省清洁能源标准化工作进入系统化、体系化新阶段。依托水、光、风资源富集优势及“水风光储”多能互补格局,该体系聚焦高原环境适应性、产业链数字化协同、绿色低碳评价及特色实践转化等标准短板,构建起“一个总体、四大子体系、三个层级”的架构,融合国家标准、行业标准为主体,地方与团体标准为补充。体系明确五大重点任务,涵盖高原适应性标准攻坚、数字化协同布局、绿色低碳标准链完善、创新实践标准固化及标准实施推广强化。后续将推进宣贯、评估与重点标准研制,支撑清洁能源产业高质量发展和国家产业高地建设。(198字)

复杂场景应用再添标杆!中信博助力盐城310MW渔光互补光伏项目首批并网来源:中信博新能源 发布时间:2026-11-04 09:33:54

江苏盐城悦欣灌东盐场310MW渔光互补项目首批并网,其中100MW采用中信博天际Ⅱ平单轴跟踪系统——盐城市首个、江苏省最大规模平单轴跟踪示范项目。应对高盐雾、强风、软地基等复杂环境,实现抗60m/s阵风、C5级防腐、桩基减少17%,发电量提升8.82%,年发电约4.88亿千瓦时。

实力见真章!爱旭ABC率先通过两项光伏国家强制性标准认证来源:爱旭股份 发布时间:2026-11-04 09:19:44

爱旭ABC 66版型组件率先通过两项光伏国家强制性标准(GB 47739-2026、GB 47740-2026)认证,涵盖电气安全、机械可靠性及铭牌标识全维度严苛要求。双面率高达85%,显著优于TOPCon,兼具高温稳定、抗隐裂、低BOS成本等优势,为集中式电站提供高可靠性与全周期收益保障。

阳光水面光伏:连续九年全球市占第一,打造一站式水面漂浮光伏系统解决方案来源:阳光水面光伏 发布时间:2026-11-03 17:02:26

文章介绍了阳光水面光伏科技股份有限公司作为全球水面漂浮光伏(FPV)领军企业的核心地位与发展实践。在土地资源趋紧与能源转型加速背景下,该公司凭借技术创新与规模化应用,连续九年位居全球水面光伏市场占有率第一(S&P Global数据),累计落地370多个项目、总装机超4.6GW,拥有310余项专利。其一站式解决方案覆盖采煤沉陷区、饮用水水库、台风区、水电站库区、废弃矿坑等多元复杂水域场景,并在安徽、新加坡、菲律宾、印尼、葡萄牙、法国、斯里兰卡、印度等地建成多个标杆项目,验证系统在生态环保、抗风浪、大水深锚固等方面的可靠性。公司还积极参与行业标准制定,推动产业规范化,并持续拓展全球市场,致力于成为水面光伏全球引领者。(199字)

印尼卡朗卡德斯光伏项目全面完成光伏组件安装来源:中国电建湖北工程公司 发布时间:2026-11-03 10:50:15

印尼卡朗卡德斯100兆瓦漂浮式光伏项目于10月23日全面完成光伏组件安装,标志着主体工程取得关键进展,为后续电气安装、系统调试及并网发电奠定基础。作为中资企业首个在印尼中标的投资型IPP光伏项目,该项目是印尼实现“国家净零排放目标”和推进绿色电力发展的重要组成部分。项目建成后,预计年均提供清洁电力2.12亿千瓦时,满足约10万户家庭用电需求,每年可节约标煤6.14万吨、减排二氧化碳17万吨,并创造约600个就业岗位。其漂浮式技术应用不仅有助于优化当地能源结构、提升水资源利用效率,也为中印尼能源合作及东南亚水上光伏开发提供了示范样本。(199字)

SPE:欧洲逆变器产能超95GW,呼吁强化本土光伏BOS供应链来源:TaiyangNews 发布时间:2026-11-03 10:04:30

欧洲光伏协会(SolarPower Europe)发布报告指出,光伏平衡系统(BOS)部件——包括逆变器、支架、电缆、连接器及监控设备等——已成光伏项目成本主体,2025年占欧盟大型电站总安装成本的33%(约241欧元/kW),略高于组件占比。尽管欧洲逆变器产能达96.4GW,居全球第二,远超本土需求(约56GW),但供应链仍依赖进口与出口,尚未实现完全自主。报告强调BOS在储能整合、电网灵活性与数字化中的关键作用,呼吁欧盟强化本土制造能力:推动逆变器原产地要求、统一技术标准、提升网络安全监管,并将支架类产品纳入战略净零技术清单。同时,协会就欧盟拟限制高风险国家逆变器使用政策寻求澄清,主张在保障安全前提下兼顾产业竞争力与经济性。(199字)

光储充一体化解决方案哪家强:全栈自研与系统协同能力对比来源:阳光电源 发布时间:2026-11-02 12:04:06

本文围绕光储充一体化解决方案的核心竞争力展开分析,指出其关键不在物理集成,而在于光伏、储能、充电三大子系统能否基于统一底层架构实现能量协同决策。文章以阳光电源为典型案例,系统阐述其“三端全栈自研”(光伏逆变器、储能系统、充电设备)带来的协议贯通、控制统一与责任闭环优势;重点介绍EMS3000CP能量管理系统及构网技术——支持峰谷套利、动态增容与离/并网自主构网,并获院士团队鉴定达国际领先水平;同时梳理其覆盖多场景的产品矩阵,包括高效逆变器、液冷智储平台与高防护超充系统;并通过昆明离网运行181天、荷兰重卡储充站等实证项目,验证系统在真实复杂工况下的可靠性与适应性。(199字)

1.3GW!正泰新能中标中国电建集采来源:正泰新能Astronergy 发布时间:2026-11-02 10:11:16

正泰新能中标中国电建2026年首批4GW N型TOPCon组件集采中的1.3GW订单,占比近1/3。依托ASTRO N系列TOPCon 5.0技术,产品具备低衰减、强弱光响应与高环境适应性,已广泛应用于国内外多元光伏场景。深耕N型量产二十年,出货稳居全球前列。

国能120MW光伏项目EPC总包招标!来源:中国招投标公共服务平台 发布时间:2026-11-02 09:32:46

本文介绍了国能四川冕宁新能源有限公司就冕宁2#地块拖乌光伏项目本体EPC总承包工程开展公开招标的相关信息。项目位于四川省凉山州冕宁县大桥镇,规划直流侧装机容量146.432MWp、交流侧120MW,配套新建一座220kV升压站并接入冶勒开关站。招标范围涵盖勘察设计、设备采购(组件由业主方提供)、建安施工、环水保与生态修复、验收手续办理等全过程工作。项目总工期12个月,计划2026年12月开工,2027年11月底前全容量并网,并明确了各阶段验收及转商运时间节点。投标人须具备至少两份100MWp以上含光伏场区及升压站的已投运EPC业绩,且不接受联合体投标。招标文件发售及开标时间亦同步公布。