人類早已意識(shí)到化石能源日益枯竭的問題，所以加快了對(duì)可再生能源利用的腳步。這幾年全球的光伏電站如雨后春筍般崛起，呈爆炸性增長。而逆變器作為光伏電站中電流變換（DC->AC）的關(guān)鍵設(shè)備，除了穩(wěn)定性，其轉(zhuǎn)換效率也受到了高度關(guān)注。而現(xiàn)在普遍逆變器廠家的逆變器轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)做得很高了，由于電子器件的限制，逆變器的轉(zhuǎn)換效率想再往上提高已經(jīng)變得非常困難，那么，能否換一種思路，在解決方案上提升電站的效率？禾望集散式智能逆變系統(tǒng)正解決了這一難題。

一、傳統(tǒng)方案的局限 — 單路MPPT，傳輸電壓低

電站采用傳統(tǒng)方案，一般是以1MW為一個(gè)發(fā)電單元，即1MW功率的光伏組件，經(jīng)過匯流，連接到2臺(tái)500kW功率的逆變器，最后接1臺(tái)1000kVA的箱式變壓器升壓，把電能送到升壓站并入電網(wǎng)。


傳統(tǒng)方案存在著一定的局限性。

1、傳統(tǒng)的500kW逆變器只有1路或2路MPPT，易受現(xiàn)場(chǎng)各種復(fù)雜情況的影響，導(dǎo)致MPPT跟蹤曲線出現(xiàn)多個(gè)波峰，逆變器工作在哪個(gè)波峰的電壓下都會(huì)造成發(fā)電量的損失。

陰影遮擋便是其中一個(gè)范例。因?yàn)楣夥M件在地面大面積的鋪開，難免會(huì)受到天空云朵的遮擋形成陰影，而這一遮擋造成在此發(fā)電單元的逆變器跟蹤的MPPT曲線不能真正跟蹤到光伏組件的最大功率點(diǎn)電壓，從而使得光伏組件無法最大程度地出力發(fā)電，造成發(fā)電損失（美國能源局實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：3%的陰影遮擋都可能導(dǎo)致25%的發(fā)電效率損失）。

地形復(fù)雜的電站項(xiàng)目，如在西南的云南等地，光伏電站項(xiàng)目地點(diǎn)多為山地，1MW發(fā)電單元所布置的光伏組件其朝向、傾角等很可能參差不齊，這時(shí)也會(huì)由于單路MPPT跟蹤導(dǎo)致光伏組件發(fā)力不全。

電站使用光伏組件特性不一樣，單路MPPT也會(huì)由于組件失配導(dǎo)致發(fā)電量損失。

2、傳統(tǒng)的500kW逆變器的輸出電壓一般270Vac/315Vac。眾所周知，低壓傳輸會(huì)產(chǎn)生較大的線損，如果直接提高輸出電壓，則會(huì)導(dǎo)致新的問題，即：逆變過程中，輸入電壓和輸出電壓存在著一定的倍數(shù)關(guān)系，輸出電壓提高則會(huì)直接導(dǎo)致MPPT的范圍縮窄，導(dǎo)致發(fā)電量損失。

二、方案簡介 

禾望集散式智能光伏并網(wǎng)解決方案是將逆變器、光伏控制器、監(jiān)控系統(tǒng)集于一體的整體光伏并網(wǎng)解決方案，可實(shí)現(xiàn)節(jié)省系統(tǒng)初始投資，提高系統(tǒng)發(fā)電效率，增加投資回報(bào)率的多重目的。


集散式智能光伏并網(wǎng)解決方案有效結(jié)合了傳統(tǒng)集中式大機(jī)及組串式小機(jī)兩種方案的優(yōu)勢(shì)，具有獨(dú)特設(shè)計(jì)理念：

（1）多路MPPT；

（2）提升交直流側(cè)端口電壓，降低傳輸損耗；

（3）實(shí)現(xiàn)集中逆變并網(wǎng)。

多路MPPT：禾望集散式智能光伏并網(wǎng)解決方案，將傳統(tǒng)集中式逆變器單路MPPT分散至其前端的光伏控制器，實(shí)現(xiàn)每2~4路PV組串對(duì)應(yīng)1路MPPT，模塊化設(shè)計(jì)，獨(dú)立跟蹤，高精度、高可靠，從而降低遮擋、灰塵、組串失配的影響，提高系統(tǒng)發(fā)電量2%。詳見表1：

表1：傳統(tǒng)集中式方案與禾望集散式方案MPPT對(duì)比



提升交直流側(cè)端口電壓，降低傳輸損耗：集散式方案逆變器輸入輸出電壓均實(shí)現(xiàn)提升，交流輸出側(cè)，從傳統(tǒng)的270/315V提高到520V，直流輸入側(cè)，由傳統(tǒng)的400~800V波動(dòng)電壓提高到穩(wěn)定的820V。因此在同等運(yùn)行條件下，集散式方案對(duì)應(yīng)的傳輸損耗比集中式的大幅下降。

另外，就逆變器自身損耗而言，集散式方案1MW逆變器的輸出電流與傳統(tǒng)集中式的500kW逆變器近似，其損耗也與一臺(tái)傳統(tǒng)500kW逆變器近似。從而總體1MW逆變器的損耗大幅下降，對(duì)比詳見表2：

表2：傳統(tǒng)集中式方案與禾望集散式方案損耗對(duì)比




注：損耗對(duì)比以傳統(tǒng)方案作為參照。

小結(jié)：相比傳統(tǒng)集中式方案，集散式方案在交直流電纜傳輸損耗、逆變器發(fā)熱損耗環(huán)節(jié)降低了1%以上。

實(shí)現(xiàn)集中逆變并網(wǎng)：除了對(duì)初始投資和發(fā)電量的關(guān)注，隨著電站存量規(guī)模的增加，光伏電站對(duì)電網(wǎng)的影響越來越大，如何較好的適應(yīng)電網(wǎng)、滿足電網(wǎng)的調(diào)度、夜間無功補(bǔ)償、減小諧波污染、實(shí)現(xiàn)低（零）電壓穿越等也是需要充分考慮的，禾望集散式智能光伏系統(tǒng)采用單機(jī)容量1MW逆變器實(shí)現(xiàn)集中逆變并網(wǎng)，完全滿足電網(wǎng)相關(guān)要求，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)友好性目標(biāo)。



結(jié)論：綜合上述分析，集散式方案通過系統(tǒng)優(yōu)化及合理的軟硬件設(shè)計(jì)，可提高系統(tǒng)整體發(fā)電效率3%，約合每年多發(fā)5萬度/MW。

三、方案技術(shù)優(yōu)勢(shì)與價(jià)值

相比傳統(tǒng)集中式的光伏電站，禾望集散式智能光伏方案具有減少系統(tǒng)投資，提高系統(tǒng)發(fā)電量等一系列優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、減少系統(tǒng)投資

集散式方案從整個(gè)光伏系統(tǒng)的角度，通過合理設(shè)計(jì)，相比傳統(tǒng)集中式方案，從直流電纜至35kV箱變及土建等環(huán)節(jié)均實(shí)現(xiàn)了節(jié)省投資的目的。

表3：傳統(tǒng)集中式方案與禾望集散式方案系統(tǒng)投資對(duì)比



另外，集散式方案可提高發(fā)電量3%，在同等發(fā)電量的情況下，集散式比集中式節(jié)省系統(tǒng)投資0.24元/W（此處按照電站目前EPC造價(jià)8元/W計(jì)算）。即同等發(fā)電量情況下初始投資更低。

小結(jié)：相比集中式方案，集散式方案在箱變、交直流電纜及土建方面的初始投資成本，可節(jié)省5~7萬元/MW.

2、高投資回報(bào)率

采用集散式方案，相比傳統(tǒng)集中式方案，可顯著增加電站運(yùn)行收益，從而大大提高投資回報(bào)率（下圖以50MW電站為例分析）。即實(shí)現(xiàn)高效率=高投資回報(bào)率的目的。



小結(jié)：相比傳統(tǒng)集中式方案，集散式方案具有更高的投資回報(bào)率。

3、高智能易維護(hù)

集散式方案采用更強(qiáng)的處理器，增加動(dòng)態(tài)MPPT學(xué)習(xí)與優(yōu)化功能， PV組件短路、開路和衰減預(yù)報(bào)功能，以及內(nèi)部電弧檢測(cè)功能，更易進(jìn)行故障精確定位和維護(hù)。同時(shí)采用模塊化、歸一化設(shè)計(jì)理念，從而實(shí)現(xiàn)電站的智能化檢測(cè)，達(dá)到易于安裝維護(hù)的目的。



4、高可靠性

具有專利技術(shù)的逆變器防塵設(shè)計(jì)，采用離心風(fēng)機(jī)，通過獨(dú)立風(fēng)道將逆變器熱量帶走，并對(duì)IGBT功率驅(qū)動(dòng)等核心部件進(jìn)行單獨(dú)防塵設(shè)計(jì)。另外，直流母線電容采用純薄膜電容，完全滿足25年設(shè)計(jì)使用壽命要求。

5、良好的電網(wǎng)適應(yīng)性

優(yōu)化的控制算法，確保逆變器在諧波、三相不平衡、多機(jī)并聯(lián)諧振等均滿足電網(wǎng)要求，同時(shí)滿足電網(wǎng)無功調(diào)度、零電壓穿越等并網(wǎng)要求。

6、防PID效應(yīng)。

具有專利技術(shù)的防PID效應(yīng)，極大地降低PV組件因PID問題帶來的發(fā)電效率衰減，從而提高系統(tǒng)發(fā)電量。

7、環(huán)境友好性。

光伏控制器無風(fēng)扇，純薄膜電容設(shè)計(jì)，IP65防護(hù)等級(jí)，滿足環(huán)境友好性要求。

結(jié)論：禾望集散式智能光伏并網(wǎng)方案通過提升系統(tǒng)交直流端口電壓、降低線損等傳輸損耗、采用多路MPPT技術(shù)，減小組件各種失配損失，提高發(fā)電量3%對(duì)應(yīng)每MW給客戶每年多收益5萬元，同時(shí)在箱變、交直流電纜及土建方面每MW為客戶節(jié)省初始投資5~7萬元，最終為用戶提供性價(jià)比最優(yōu)的光伏并網(wǎng)解決方案。