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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(guó)組串式逆變器在大型并網(wǎng)電站中應(yīng)用的現(xiàn)狀與問(wèn)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(shí)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(yáng)能就是可持續(xù)利用與儲(chǔ)量豐富的資源，還沒(méi)有污染，對(duì)于能源與環(huán)境問(wèn)題解決來(lái)說(shuō)，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(shí)代，太陽(yáng)能發(fā)電將是必然選擇。其中逆變器對(duì)于整個(gè)發(fā)電體系至關(guān)重要，而且通過(guò)逆變器可以把直流電變化為交流電。
1.我國(guó)光伏并網(wǎng)的逆變器應(yīng)用現(xiàn)狀與問(wèn)題
在我國(guó)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(jī)，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?yàn)槿萘肯拗�，需要裝置直流柜與匯流箱設(shè)備，經(jīng)過(guò)兩次匯流造成組件匹配性無(wú)法提高，各塊組件差異性會(huì)使匯流過(guò)程因?yàn)槟就靶?yīng)而受到影響，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的效率降低，單單雨水灰塵影響，損失就會(huì)達(dá)到百分之八，且串聯(lián)并聯(lián)也會(huì)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(lái)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(wú)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(huì)將直流電逆變成交流電，也就可以并接起來(lái)使用。該方案最終目的就是為了避免以上二者帶來(lái)的損失，但是因?yàn)槲⒕W(wǎng)的逆變器中效率比較低，加之價(jià)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(shí)在各個(gè)支架的方陣中裝置多組串并網(wǎng)的逆變器，通常運(yùn)用兩個(gè)以上組串來(lái)與并網(wǎng)的逆變器進(jìn)行連接。當(dāng)多個(gè)并網(wǎng)的逆變器并聯(lián)輸出后，再通過(guò)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(guó)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(jì)經(jīng)驗(yàn)逐漸豐富，基本具有可實(shí)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(méi)有充足的經(jīng)驗(yàn)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(lái)仍然具備很多優(yōu)勢(shì)，其中逆變器參數(shù)說(shuō)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(duì)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?yàn)榫Ч梵w的組件衰減不一樣，部分組件衰減情況較為嚴(yán)重，五年時(shí)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(huì)嚴(yán)重降低，同時(shí)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(yùn)營(yíng)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(zhǎng)趨勢(shì)，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(duì)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(guò)去兩百三十Wp增加到目前的兩百五十五Wp。因?yàn)榻M串木桶效應(yīng)，在將單個(gè)兩百三十五Wp組件更換成兩百五十五Wp組件過(guò)程中，更換的新組件功率會(huì)因?yàn)榕f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。可見(jiàn)使用組串式的逆變器對(duì)于系統(tǒng)擴(kuò)展來(lái)說(shuō)具有明顯優(yōu)勢(shì)，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(duì)來(lái)說(shuō)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(huì)比較低。同時(shí)，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(tái)五百千瓦逆變器出現(xiàn)故障，就會(huì)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(tái)三百千瓦的逆變器出現(xiàn)故障，就只會(huì)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(gè)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電的效率。
(4)同時(shí)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(fèi)的支出。
(5)當(dāng)組串式逆變器出現(xiàn)故障時(shí)，比較容易實(shí)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(guò)程中只需要兩個(gè)小時(shí)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(lái)進(jìn)行維修，一些配件必須制造廠供應(yīng)，且維修起來(lái)需要大概兩到十天，只要某一臺(tái)設(shè)備不能運(yùn)營(yíng)，就會(huì)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(shí)際應(yīng)用過(guò)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(guó)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(wàn)千瓦時(shí)，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(shí)的電量。根據(jù)電價(jià)零點(diǎn)九元每千瓦時(shí)來(lái)計(jì)算，年收入則增加了四十七點(diǎn)七萬(wàn)元左右，如果運(yùn)營(yíng)二十五年就可以增加一千一百九十二點(diǎn)五萬(wàn)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(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)與投入成本來(lái)看，其總成本比較低，回報(bào)率卻比較高�，F(xiàn)在我國(guó)大部分電站使用的是集中式的逆變器，但是在全球的市場(chǎng)，則是廣泛使用組串式的逆變器，可見(jiàn)在未來(lái)發(fā)展中，大型并網(wǎng)的電站中將會(huì)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(shì)。
【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(kāi)發(fā)，2013，34(09)：26-27.
[2]張密，居秀麗，何國(guó)慶.電網(wǎng)阻抗對(duì)大型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)穩(wěn)定性影響分析[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013，45(34)：34-40.
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