“因地制宜，科學設計”，光伏電站逆變器選型指南

    前言：光伏逆變器是光伏發電系統兩大主要部件之一，光伏逆變器的核心任務是跟蹤光伏陣列的最大輸出功率，并將其能量以最小的變換損耗、最佳的電能質量饋入電網。由于逆變器是串聯在光伏方陣和電網之間，逆變器的選擇將成為光伏電站能否長期可靠運行并實現預期回報的關鍵，本文提出了“因地制宜，科學設計”——即根據光伏電站裝機規模、所處環境和電網接入要求，合理選擇逆變器類型，使得電站建設方、投資方、運營方以及電網等相關多方在安全、穩定和收益上的共同利益最大化，促進光伏行業健康、有序發展。

    1、光伏電站分類及電站特點

    按照光伏電站安裝環境的不同，光伏電站一般分為荒漠電站、屋頂電站及山丘電站三種。

    荒漠電站：利用廣闊平坦的荒漠地面資源開發的光伏電站。該類型電站規模大，一般大于5MW，目前單個50MW以上規模的電站已十分常見；電站逆變輸出經過升壓后直接饋入110KV、330KV或者更高電壓等級的高壓輸電網；所處環境地勢平坦，光伏組件朝向一致，無遮擋。該類電站是我國光伏電站的主力，主要集中在西部地區。

    山丘電站：利用山地、丘陵等資源開發的光伏電站。該類電站規模大小不一，從幾MW到上百MW不等；發電以并入高壓輸電網為主；受地形影響，多有組件朝向不一致或早晚遮擋問題。這類電站主要應用于山區，礦山以及大量不能種植的荒地。

    屋頂電站：利用廠房、公共建筑、住宅等屋頂資源開發的光伏電站。該類型電站規模受有效屋頂面積限制，裝機規模一般在幾千瓦到幾十兆瓦；電站發電鼓勵就地消納，直接饋入低壓配電網或35KV及以下中高壓電網；組件朝向、傾角及陰影遮擋情況多樣化。該類電站是當前分布式光伏應用的主要形式，主要集中在我國中東部和南方地區。

    2、逆變器分類及特點

    光伏逆變器根據其功率等級、內部電路結構及應用場合不同，一般可分為集中型逆變器、組串型逆變器和微型逆變器三種類型。

    集中型逆變器：主要特點是單機功率大、最大功率跟蹤（MPPT）數量少、每瓦成本低。目前國內的主流機型以500KW、630KW為主，歐洲及北美等地區主流機型單機功率800KW甚至更高，功率等級和集成度還在不斷提高，德國SMA公司今年推出了單機功率2.5MW的逆變器。按照逆變器主電路結構，集中型逆變器又可以分為以下兩種類型：

    集中型逆變器是目前大部分中大型光伏電站的首選，在全球5MW以上的光伏電站中，其選用比例超過98%。

    組串型逆變器：單機功率在3-60KW之間。主流機型單機功率30-40KW，單個或多個MPPT，一般為6-15KW一路MPPT。該類逆變器每瓦成本較高，主要應用于中小型電站，在全球1MW以下容量的電站中選用率超過50%。

    微型逆變器：單機功率在1KW以下，單MPPT，應用中多為0.25-1KW一路MPPT，其優點是可以對每塊或幾塊電池板進行獨立的MPPT控制，但該類逆變器每瓦成本很高。目前在北美地區10KW以下的家庭光伏電站中有較多應用。

    幾種逆變器的典型應用如圖所示。

    如圖所示，光伏組件通過串聯形成組串，多個組串之間并聯形成方陣，集中型將一個方陣的所有組串直流側接入1臺或2臺逆變器，MPPT數量相對較少；組串型將一路或幾路組串接入到一臺逆變器，一個方陣中有多路MPPT，微型逆變器則對每塊電池板進行MPPT跟蹤。當各組件由于陰影遮擋或朝向不一致時，則會出現串聯和并聯失配。組串型方案多路MPPT可以解決組串之間并聯失配問題，微型逆變器既可以解決組串之間的并聯失配，也可以解決組件之間的串聯失配。因此，從技術方面看，幾種逆變器的本質區別在于對組件失配問題的處理。

    以逆變器為核心的設計選型，需要在光伏系統生命周期內尋找總發電量和總成本的平衡點，還要考慮電網接入，如故障穿越能力、電能質量、電網適應性等方面的要求。依據各種逆變器的特點，結合所應用的光伏電站實際情況，從電網友好、高投資回報、方便建設維護等方面進行科學合理的選用。

    3、不同電站的逆變器選型指南

    3.1、荒漠電站 —— 集中型優勢明顯

    集中型逆變器有以下幾方面的優勢，是荒漠電站的首選。

    更低的初始投資。根據對比分析，集中型方案較組串型逆變器方案在初投上每兆瓦節省投資約26萬元。

    發電量與組串型持平：荒漠電站中集中型和組串型發電量基本持平，綜合集中型在最高效率和過載能力等方面的優勢，集中型發電量略高于組串型。少數電站出現的早晚前后排的遮擋，使用組串型無法克服，需要通過優化組件布局進行規避。