索比光伏网讯:逆变器作为光伏系统的核心设备，何种技术路线真正适应领跑者项目，行业内一直争论不休却没有公论，笔者认为，不管是集中式、集散式还是组串式，只要能够通过技术创新来降低度电成本，帮助用户实现最大化收益，就能在领跑者竞争中脱颖而出，成为真正的领跑者。
1、什么逆变器才能真正”领跑”？
“领跑者”对系统以及逆变器都提出了更高的要求，要求系统效率不低于81%；逆变器最大效率不低于99%，中国效率达到或超过98.2%；具有1.1倍额定功率下的过载能力，逆变器还需具备零电压穿越功能，同时具备保护逆变器自身不受损坏的功能等；另外，由于竞价机制的推出，价格也成为领跑者的主要竞争条件之一。所以，什么是真正的领跑者？只有具备高效、稳定的性能，发电量高、投资成本低，电网接入性好，能够帮助用户达到最大化收益的才是真正的领跑者。
多路MPPT不代表领跑者，理论分析与电站实际运行结果表明，在某一局部区域内，在倾角朝向一致、均无遮挡的情况下，MPPT数量多少与实际发电量无因果关系。根据地形，合理布局，选择合适路数的MPPT，提升发电量，降低初期投资，提高收益率才能真正领跑。
纵观八大领跑者基地，确实存在某些局部区域布局1MW方阵困难，但布局150kW-500KW的方阵相对容易。选择组串式逆变器，成本大幅增加，选择传统集中式逆变器，又无法全部满足至少一局部区域内一路MPPT的需求；对于水面电站而言，安装表面十分平坦，MPPT数量基本没有任何影响。因此，能够适应不同特征地形应用，且系统成本比传统集中式低，发电量比组串式逆变器高，同时长期可靠运行的逆变器才能在领跑者应用中脱颖而出。
2、集中模组式逆变器专为领跑而生
特变电工集中模组式逆变器，单机功率500kW～1MW，每167kW支持1路MPPT，2MW箱式逆变器支持1～12路MPPT，完全满足至少一局部区域内一路MPPT的需求，完美的解决了不同地貌特征下，光伏电站对逆变器的性能要求。
下面认识一下集中模组式逆变器：
集中模组式逆变器内部结构图如图3-1所示，1MW单机由6个模组组成，每个模组额定167kW ，MPPT支持1-6路可设置；由2台1MW单机组成的2MW模组式集装箱，如图3-2所示；支持1～12路MPPT可设，可根据地形选择MPPT路数，配置灵活方便；每个模组独立设计，集中并网，支持公共直流母线和独立直流母线两种；集成SVG功能，对输电线路进行无功补偿，实现对系统电压的调节，从而确保电站在弱电网情况下的稳定运行，电网接入性更加友好。
图2-1 模组式逆变器
图2-2 模组式2MW箱式逆变器TC2000KS
3、集中模组式逆变器助力光伏电站提升投资收益率
光伏电站提升投资收益率，一方面要降低初始投资成本及运维成本，另一方面要提升发电量，众所周知，L=W×H×η; L ——光伏电站年发电量；W——光伏电站装机容量；H——满载小时数；η—— 光伏电站系统总效率。由此可见，提升光伏电站投资收益率的关键环节主要有降低初期投资、提高满载小时数、提高系统效率及降低故障率，减少维护成本。
3.1 集中模组式方案相比组串式方案，初始投资成本节省0.3元/W。
下面以50MW电站为例，常规配置:
表3-1：方案对比
表3-2 投资成本对比
TC2000KS集中模组箱式逆变器方案50MW项目比组串式方案节省初期投资1500.1万元，即节省约0.3元/W。
3.2 交流输出1.2倍长期过载，支持1.3倍以上的容配比设计，初始投资节省7.2分/W
以50MW为例，同按集中式方案做对比，一般容配比为1.1：1，能够配55MW光伏组件。而集中模组式逆变器支持1.3倍以上的容配比设计，55MW光伏组件只需配42MW逆变器，相比可以减少4台2MW逆变器及96台直流汇流箱、4台变压器和交直流线缆，初始投资节省358万元，即节省7.2分/W。
3.3 提高满载小时数，发电量提升2.7%
光伏电站如何提高满载小时数，其中一个最有效简单的办法就是提高电站的容配比。
模组式逆变器强大的过载能力，3000m海拔，55℃环温输出1.2倍长期过载，推荐系统容配比：I类地区推荐1.2～1.25；II类地区推荐1.25～1.3；III类地区推荐1.3倍以上。
以国内II类地区某电站为例，容配比按1.3倍设计，使用500kW集中模组式逆变器，其功率曲线如图3-1所示。
图3-1 功率曲线图
从功率曲线图可以看出，500kW逆变器交流输出功率可达到580kW左右，按每年交流过载输出60天计算，发电量提升2.7%。
而组串式逆变器过载能力很弱，而且属于全封闭户外电源，阳光越强，对散热的要求越高，实测内部温度与环境温度相差20℃以上，在尘土或杂物覆盖时温差更大，很容易达到降额运行，因降额给客户造成巨大的发电量损失。
图3-2 实际降额曲线对比图
3.4 相比组串式逆变器，系统效率提升2.83%
影响系统效率的主要因素有：环境因素—温升、设备因素—组件衰减、转换效率、施工因素---系统可靠性、设计因素---交直流线损及运维管理因素—故障损失等。
集中模组式逆变器3000m海拔，55℃环温不降额运行；中国效率98.44%（晶硅）、98.525（薄膜），行业领先；集成PID防护及修复功能，有效预防组件PID衰减，避免组件发生PID现象；由于组串式逆变器数量太多，接线较为复杂，可靠性降低，同时，不易管理，特别对于山地，故障后整机更换效率低。根据主要因素评估系统效率对比如表3-3所示。
表3-3 系统效率对比
3.5 25年可靠寿命，节省维护成本
1）25年寿命来源于精心设计和多年技术沉淀
光伏电站的投资回报周期较长，为获得预期收益必须保证电站稳定运行20年以上。如此一来，器件选型对逆变器的寿命起着决定作用，同时，电容是逆变器内部实现能量交换的重要器件之一，其使用寿命直接关系到逆变器的整机寿命，而逆变采用高频斩波技术，母线电容将承担很大的高频纹波电流。如图3-3所示。
图3-3
对于组串式逆变器而言，部分组串式逆变器厂家使用不满足长期设计寿命的电解电容，如图3-4所示，根据电容的寿命计算，电解电容的寿命在金膜电容的1/4以下，计算寿命不足8年，电解电容任意工况下理论最大寿命值不足15年。因此，在电站生命周期内需要更换整机3次！极大增加了客户维护投入成本。100MW更换一次需要费用超过4000万元。
图3-4
图3-5
与此同时，组串式逆变器电容通常直接集成在主电路板上，更换电容意味着整机更换，超过5年质保期后的维护成本必将大于重新采购成本！
而集中式逆变器使用金属膜电容，10万小时寿命，工作温度-40℃至105℃，轻松保障25年的运行周期。
组串式逆变器内部使用轴流风机，小型轴流风机由于内部材料因素的影响，其运行温度范围较小，通常只在-10℃至70℃的范围内，且温度高的情况下工作时，其寿命会急剧降低。在电站环境太阳光直射的情况下，电池板周边温度很高，达到或超过50℃是较为常见的。而逆变器在此时往往功率输出也大，腔体内温度比环境温度高20℃以上，因而轴流风机往往运行在70℃以上的高温环境中。如图3-6所示，使用轴流风机的组串式逆变器在电站生命周期内需要更换风机2.5次！
图 3-6 轴流风机寿命分析
集中式逆变器采用EBM离心式风机，较传统风机散热效率提高20%，且实现器件级更换，极大的降低运维成本。
另外，集中模组式逆变器采用专利的智能启停设计，根据其光照强度确定运行模组数量，累积发电量确定模组运行优先级，来平衡模组运行时间，使单模组平均运行时间减少20%，整机寿命提升20%。具体工作过程如图3-7所示。
图3-7 智能起停工作过程
2）可维护性--障碍越野或直接运输到位？
组串式逆变器安装数量多，且一般实行整机更换，在相当数量的区域无法保证安装位置平坦或易于到达，大部分厂家组串式逆变器都在50公斤左右，若要更换可能需要两人抬着整机越过多重障碍！
图3-8 组串式安装位置示意图
集中模组式逆变器必然安装在道路两侧，维护人员可以快速的到达现场。设备的备品备件也可以通过汽车等交通工具运输。彻底解决人员运输的弊端。
图3-9 集中式安装位置示意图
3）任意模组故障不影响整机运行，可在不停机的情况下进行模组的维修和保养
图3-10 模组故障消除示意图
故障时冗余不停机：部分模块出现故障时，只需维护故障模块，其余模块正常工作。单模组维护时间小于20分钟，避免因故障而损失过多发电量。
4、优质的电能质量输出，电网接入性更加友好
现场电网对逆变器的瞬态响应、低电压穿越等响应速度要求很高，组串式逆变器数量巨大，在各个逆变器输出侧端口电压有差异的情况下，很容易形成动作的不一致性。
在组串式逆变器组成的1MW系统中，共需要20台逆变器，根据逆变器布置位置，逆变器距离箱式变压器最远可至数百米；如图4-1所示。
图4-1 组串式逆变器布置位置
对于50kW的组串式逆变器，输出电压为480V时，输出电流为：I= Pn/(√3 Un)=50000/(√3*480)=60.14A，假设A逆变器距离箱变100米，B逆变器距离箱变500米，由于电压差异，将会造成A逆变器正常运行时但B逆变器已经欠压保护停机的情况！或者B经常性进入低穿补偿无功，将使整个并网系统稳定性变差，导致极差的电网适应性和电能质量。
图4-2 组串式方案交流线缆压降
集中模组式逆变器集中并网，避免系统出现谐波震荡及弱电网现象，同时，根据负载情况进行模组投切、变频控制，使全功率范围内均能输出优质的电能质量。
图4-3 电能质量输出对比5、总结
逆变器集中式和组串式技术路线行业内一直争论不休却没有公论，集中式逆变器投入成本低，性能可靠；组串式逆变器初期投资大，后期维护成本巨大；集中模组式逆变器在传统集中式逆变器的基础上，通过技术创新，不断优化，得到业界一致好评，并取得广泛应用，实现初期投资成本比传统1MW集中式方案降低0.1元/W，比组串式方案降低0.3元/W的强大优势，不仅解决了复杂地形应用的问题，还通过自身的超配能力、优质电能质量等特点提升系统发电量，真正帮助用户达到最大化收益。
1、什么逆变器才能真正”领跑”？
“领跑者”对系统以及逆变器都提出了更高的要求，要求系统效率不低于81%；逆变器最大效率不低于99%，中国效率达到或超过98.2%；具有1.1倍额定功率下的过载能力，逆变器还需具备零电压穿越功能，同时具备保护逆变器自身不受损坏的功能等；另外，由于竞价机制的推出，价格也成为领跑者的主要竞争条件之一。所以，什么是真正的领跑者？只有具备高效、稳定的性能，发电量高、投资成本低，电网接入性好，能够帮助用户达到最大化收益的才是真正的领跑者。
多路MPPT不代表领跑者，理论分析与电站实际运行结果表明，在某一局部区域内，在倾角朝向一致、均无遮挡的情况下，MPPT数量多少与实际发电量无因果关系。根据地形，合理布局，选择合适路数的MPPT，提升发电量，降低初期投资，提高收益率才能真正领跑。
纵观八大领跑者基地，确实存在某些局部区域布局1MW方阵困难，但布局150kW-500KW的方阵相对容易。选择组串式逆变器，成本大幅增加，选择传统集中式逆变器，又无法全部满足至少一局部区域内一路MPPT的需求；对于水面电站而言，安装表面十分平坦，MPPT数量基本没有任何影响。因此，能够适应不同特征地形应用，且系统成本比传统集中式低，发电量比组串式逆变器高，同时长期可靠运行的逆变器才能在领跑者应用中脱颖而出。
2、集中模组式逆变器专为领跑而生
特变电工集中模组式逆变器，单机功率500kW～1MW，每167kW支持1路MPPT，2MW箱式逆变器支持1～12路MPPT，完全满足至少一局部区域内一路MPPT的需求，完美的解决了不同地貌特征下，光伏电站对逆变器的性能要求。
下面认识一下集中模组式逆变器：
集中模组式逆变器内部结构图如图3-1所示，1MW单机由6个模组组成，每个模组额定167kW ，MPPT支持1-6路可设置；由2台1MW单机组成的2MW模组式集装箱，如图3-2所示；支持1～12路MPPT可设，可根据地形选择MPPT路数，配置灵活方便；每个模组独立设计，集中并网，支持公共直流母线和独立直流母线两种；集成SVG功能，对输电线路进行无功补偿，实现对系统电压的调节，从而确保电站在弱电网情况下的稳定运行，电网接入性更加友好。
图2-1 模组式逆变器
图2-2 模组式2MW箱式逆变器TC2000KS3、集中模组式逆变器助力光伏电站提升投资收益率
光伏电站提升投资收益率，一方面要降低初始投资成本及运维成本，另一方面要提升发电量，众所周知，L=W×H×η; L ——光伏电站年发电量；W——光伏电站装机容量；H——满载小时数；η—— 光伏电站系统总效率。由此可见，提升光伏电站投资收益率的关键环节主要有降低初期投资、提高满载小时数、提高系统效率及降低故障率，减少维护成本。
3.1 集中模组式方案相比组串式方案，初始投资成本节省0.3元/W。
下面以50MW电站为例，常规配置:
表3-1：方案对比
表3-2 投资成本对比
TC2000KS集中模组箱式逆变器方案50MW项目比组串式方案节省初期投资1500.1万元，即节省约0.3元/W。3.2 交流输出1.2倍长期过载，支持1.3倍以上的容配比设计，初始投资节省7.2分/W
以50MW为例，同按集中式方案做对比，一般容配比为1.1：1，能够配55MW光伏组件。而集中模组式逆变器支持1.3倍以上的容配比设计，55MW光伏组件只需配42MW逆变器，相比可以减少4台2MW逆变器及96台直流汇流箱、4台变压器和交直流线缆，初始投资节省358万元，即节省7.2分/W。
3.3 提高满载小时数，发电量提升2.7%
光伏电站如何提高满载小时数，其中一个最有效简单的办法就是提高电站的容配比。
模组式逆变器强大的过载能力，3000m海拔，55℃环温输出1.2倍长期过载，推荐系统容配比：I类地区推荐1.2～1.25；II类地区推荐1.25～1.3；III类地区推荐1.3倍以上。
以国内II类地区某电站为例，容配比按1.3倍设计，使用500kW集中模组式逆变器，其功率曲线如图3-1所示。
图3-1 功率曲线图从功率曲线图可以看出，500kW逆变器交流输出功率可达到580kW左右，按每年交流过载输出60天计算，发电量提升2.7%。
而组串式逆变器过载能力很弱，而且属于全封闭户外电源，阳光越强，对散热的要求越高，实测内部温度与环境温度相差20℃以上，在尘土或杂物覆盖时温差更大，很容易达到降额运行，因降额给客户造成巨大的发电量损失。
图3-2 实际降额曲线对比图
3.4 相比组串式逆变器，系统效率提升2.83%
影响系统效率的主要因素有：环境因素—温升、设备因素—组件衰减、转换效率、施工因素---系统可靠性、设计因素---交直流线损及运维管理因素—故障损失等。
集中模组式逆变器3000m海拔，55℃环温不降额运行；中国效率98.44%（晶硅）、98.525（薄膜），行业领先；集成PID防护及修复功能，有效预防组件PID衰减，避免组件发生PID现象；由于组串式逆变器数量太多，接线较为复杂，可靠性降低，同时，不易管理，特别对于山地，故障后整机更换效率低。根据主要因素评估系统效率对比如表3-3所示。
表3-3 系统效率对比
3.5 25年可靠寿命，节省维护成本
1）25年寿命来源于精心设计和多年技术沉淀
光伏电站的投资回报周期较长，为获得预期收益必须保证电站稳定运行20年以上。如此一来，器件选型对逆变器的寿命起着决定作用，同时，电容是逆变器内部实现能量交换的重要器件之一，其使用寿命直接关系到逆变器的整机寿命，而逆变采用高频斩波技术，母线电容将承担很大的高频纹波电流。如图3-3所示。
图3-3
对于组串式逆变器而言，部分组串式逆变器厂家使用不满足长期设计寿命的电解电容，如图3-4所示，根据电容的寿命计算，电解电容的寿命在金膜电容的1/4以下，计算寿命不足8年，电解电容任意工况下理论最大寿命值不足15年。因此，在电站生命周期内需要更换整机3次！极大增加了客户维护投入成本。100MW更换一次需要费用超过4000万元。
图3-4
图3-5
与此同时，组串式逆变器电容通常直接集成在主电路板上，更换电容意味着整机更换，超过5年质保期后的维护成本必将大于重新采购成本！
而集中式逆变器使用金属膜电容，10万小时寿命，工作温度-40℃至105℃，轻松保障25年的运行周期。
组串式逆变器内部使用轴流风机，小型轴流风机由于内部材料因素的影响，其运行温度范围较小，通常只在-10℃至70℃的范围内，且温度高的情况下工作时，其寿命会急剧降低。在电站环境太阳光直射的情况下，电池板周边温度很高，达到或超过50℃是较为常见的。而逆变器在此时往往功率输出也大，腔体内温度比环境温度高20℃以上，因而轴流风机往往运行在70℃以上的高温环境中。如图3-6所示，使用轴流风机的组串式逆变器在电站生命周期内需要更换风机2.5次！
图 3-6 轴流风机寿命分析
集中式逆变器采用EBM离心式风机，较传统风机散热效率提高20%，且实现器件级更换，极大的降低运维成本。
另外，集中模组式逆变器采用专利的智能启停设计，根据其光照强度确定运行模组数量，累积发电量确定模组运行优先级，来平衡模组运行时间，使单模组平均运行时间减少20%，整机寿命提升20%。具体工作过程如图3-7所示。
图3-7 智能起停工作过程
2）可维护性--障碍越野或直接运输到位？
组串式逆变器安装数量多，且一般实行整机更换，在相当数量的区域无法保证安装位置平坦或易于到达，大部分厂家组串式逆变器都在50公斤左右，若要更换可能需要两人抬着整机越过多重障碍！
图3-8 组串式安装位置示意图
集中模组式逆变器必然安装在道路两侧，维护人员可以快速的到达现场。设备的备品备件也可以通过汽车等交通工具运输。彻底解决人员运输的弊端。
图3-9 集中式安装位置示意图
3）任意模组故障不影响整机运行，可在不停机的情况下进行模组的维修和保养
图3-10 模组故障消除示意图
故障时冗余不停机：部分模块出现故障时，只需维护故障模块，其余模块正常工作。单模组维护时间小于20分钟，避免因故障而损失过多发电量。
4、优质的电能质量输出，电网接入性更加友好
现场电网对逆变器的瞬态响应、低电压穿越等响应速度要求很高，组串式逆变器数量巨大，在各个逆变器输出侧端口电压有差异的情况下，很容易形成动作的不一致性。
在组串式逆变器组成的1MW系统中，共需要20台逆变器，根据逆变器布置位置，逆变器距离箱式变压器最远可至数百米；如图4-1所示。
图4-1 组串式逆变器布置位置
对于50kW的组串式逆变器，输出电压为480V时，输出电流为：I= Pn/(√3 Un)=50000/(√3*480)=60.14A，假设A逆变器距离箱变100米，B逆变器距离箱变500米，由于电压差异，将会造成A逆变器正常运行时但B逆变器已经欠压保护停机的情况！或者B经常性进入低穿补偿无功，将使整个并网系统稳定性变差，导致极差的电网适应性和电能质量。
图4-2 组串式方案交流线缆压降
集中模组式逆变器集中并网，避免系统出现谐波震荡及弱电网现象，同时，根据负载情况进行模组投切、变频控制，使全功率范围内均能输出优质的电能质量。
图4-3 电能质量输出对比5、总结逆变器集中式和组串式技术路线行业内一直争论不休却没有公论，集中式逆变器投入成本低，性能可靠；组串式逆变器初期投资大，后期维护成本巨大；集中模组式逆变器在传统集中式逆变器的基础上，通过技术创新，不断优化，得到业界一致好评，并取得广泛应用，实现初期投资成本比传统1MW集中式方案降低0.1元/W，比组串式方案降低0.3元/W的强大优势，不仅解决了复杂地形应用的问题，还通过自身的超配能力、优质电能质量等特点提升系统发电量，真正帮助用户达到最大化收益。
索比光伏网 https://news.solarbe.com/201608/17/160946.html
