光伏电站组串逆变器

成就现代生活

太阳能逆变器

概念文件 光伏电站组串逆变器

晶体模块 2009年5月

目录

1 简介 – 执行概要 (2)

2 选择电站最优布局 (3)

2.1 光伏方阵场地 (3)

2.2 备选场地布局 (4)

2.3 紧凑型变电站 (5)

2.4 模块布局 (6)

2.5 数据连接 (7)

3 维护/可靠性 (8)

4 附录A – 布线图 (8)

4.1 665kWp现场布线 (8)

4.2 10 MWp电站布线 (8)

4.3 低压开关设备布局 (8)

概念文件-光伏电站组串逆变器

1 简介 – 执行概要

此概念文件将介绍如何在大型光伏电站中使用组串逆变器的全新概念。

众所周知，逆变器功率与成本之间的关系可表示为：€/kW。因此，在创建数MW级的光伏电站时，通常使用尽可能大的逆变器以降低投资成本。现在集中逆变器的功率可达1至 2MW。但逆变器日益大型化的发展趋势使得外部成本也越来越高。

光伏模块的最大模块仍低于500W，其固有模块特性意味着任何规模的光伏电站都依然为模块化。因此，探寻构建光伏电站的其他替代方案别具意义。

使用组串逆变器作为电站中的模块元素，其内置功能可省却集中逆变器所需的众多附加功能。

目前的组串逆变器具有集中逆变器的主要优势，如高直流（DC）系统电压范围、三相输出时保持高效等。这使得交流（AC）及直流（DC）布线的损耗都有所减少，确保了更高的生产效益。

使用紧凑式变电站将组串逆变器连接至中压电网，这意味着变电站与逆变器都可以几乎不受影响地安置于光伏模块子结构中。除此之外，变电器与逆变器还具有易于安装的优势，而且因为使用普遍，其交付时间也很短。

安装、维护或更换组串逆变器无需特别培训，因此不再像集中逆变器一样需要服务合同。还由于免除了接线盒，同样避免了直流（DC）侧的维护。

本文将重点阐述为什么在电站应用中，组串逆变器是具有吸引力的集中逆变器的备选方案。并将结合欧洲中部一家10MWp电站的案例进行说明，此电站有15块相同的光伏方阵场地、15个单独的630kV A变电站及15×42 TripleLynx逆变器。

如图所示，此案例布局有14排子结构，每排12个子结构（约125m×125m）。

每个子结构有18个模块按横向排列成3行。

2 选择电站最优布局

布局光伏电站的目的在于高投资回报。这要求以最优效率使用逆变器及中压变电器，控制线缆损耗、阴影与细致的电站监控带来的损失。另一方面也要求尽可能降低规划、材料及安装成本。

2.1 光伏方阵场地

紧凑式变电站安装在方阵场地中可有效节约成本，因为模块与逆变器、变电站之间的线缆长度最小，可将直流（DC）侧及交流(AC)低压侧的线缆损耗控制到最低。见图1光伏场地布局。

通过使用1000V输出的逆变器，可省掉接线盒及多个组串组合器。直流（DC）线缆直接从组串模块连至逆变器。

一个630kV A变电站有42个直接连接的逆变器和开关装置，包括适用于变电站低压区域的低压分电器。

另外，数目众多的665kWp 光伏场可以提高效益。

可参见附录A的建议布线实例。

下面将更加具体地说明这些优势：

2.1.1 直流（DC）侧的优势

组串逆变器直流（DC）电压具有高最大值、低最小值的特性，实现了5.28k的串功率（连接至有60个电池、220Wp的模块时）。与功率相关的串数相应减少，显著降低了线缆及安装费用。

图2 基于晶体模块的模块布线

每个模块与自已的MPPT直接相连

标准工作温度下，串电压远高于600V DC，提供了最高效率。同时大大降低了由于直流（DC）线缆损耗而导致的成产率降低。

对每串进行独立的MPP跟踪（使用较低MPP电流模块时，对串组进行跟踪），是组串逆变器的主要优势之一。确保每串实现最高的能源生产率。将每个光伏子结构的三排模块都连接至其自己的MPP跟踪器，由阴影导致的损失将大大降低。这是因为每个串组都有自己独立的MPP跟踪器，可实现最优化输出。如果某个串由于太阳辐射不足或故障断开，其他串将继续发电，总的能源生产率实现了最大化。

2.1.2 AC侧的优势

IP54外壳，适于户外安装，安装于模块子结构的背部阴影下时则无需附加遮蔽。

组串逆变器重量轻，尺寸小，适合模块建设时布局。如果逆变器的安装位置靠近变电站，低压交流（AC）布线的费用将大为减少，并且避免了到变电器传输过程中的交流（AC）线缆的功率损耗。

图3 逆变器位置

逆变器安装在变电站附近的子模块背部。

所有连接逆变器的低压分电器适用于变电站的低压部分，交付前可在变电站进行预组装。见附录A4.3。

2.2 备选场地布局

以上考虑了将逆变器置于中心的方形光伏场布局。也可通过21排子结构，每排8个子结构的矩形布局实现同样的考虑与效果。

类似地，逆变器非中心布局也同样可以设计实现。最优的解决方案取决于对于材料、直流（DC）布线、交流（AC）布线包括捆扎及保护AC布线的接线盒等的安装成本，以及直流（DC）及AC布线功率损耗的综合考虑。

本实例在模块安装上与图1相同，但逆变器位置靠近模块。每个逆变器经由AC侧的接线盒，

从接线盒接线至变电站。

2.3 紧凑型变电站

630kV A变电站是其中应用最广的变电站。通常交货时间短、尺寸紧凑、重量小，一次可运输两个单元，使用小型吊车安装即可。由于变电站的高度是有限的（高于地面187cm），可以将其安置于模块后部。如果子结构间距离保持不变，对面模块子结构可能受到轻微遮蔽。

图5 变电站

使用低损耗变电器，每年可降低变电器夜间能源消耗0.4%。变电站的短路损失对产出率几乎没有影响。在变电站的中压区域，可插入带有HH保险丝的外部输出馈路配电盘以代替昂贵的功率开关。所有长距离线缆中的电压被转换至中压水平，减少损耗。