光伏并网逆变器选型报告

光为绿色新能源股份有限公司

逆变器选型调研报告

运营中心

2014年10月

近期针对目前组串型、集中型并网逆变器在荒漠、山地、屋顶光伏发电系统中的适用性问题做了技术调研分析，分析结果如下：

一、光伏发电系统类型及特点

项目类型	屋顶电站	山地电站	荒漠电站
装机容量	几kW——6MW	几MW——几十MW	几十MW——几百MW
并网电压等级	0.4kV/10kV	10kV/35kV	35kV以上
组件排列	一致性差	一致性较差	一致性好
安装载体	厂房屋顶（防火要求高）	山坡	荒漠、戈壁滩

二、组串型集中型并网方案对比分析

项目	组串型	集中型	说明
安装	外挂式	设备房	集中型需建设设备房，造价提高0.07元/W，施工周期长，部分项目难以寻找安装位置；通风散热系统易受灰尘影响，故障时影响系统正常运行。
1MW发电单元	50台（20kW）	2台(500kW)	集中型逆变器数量少，控制简单，协同稳定性好；组串型逆变器数量多，交流侧管理复杂。
故障范围	小	大	单台设备容量决定其故障影响组件阵列容量
设备维护	损失小、方便	不方便	组串型故障可用备用机替换，影响小；集中型只能就地维修，所需时间长，影响发电。集中型综合维护成本每年比组串型高0.2~0.8万元/MW。
安全性	直流侧 安全稳定性高	交流侧 安全稳定性高	组串型直流侧无汇流箱、直流走线短，有效降低火灾风险，交流侧并联节点多，控制复杂，适用于对火灾防护等级要求高且容量不大的分布式屋顶系统；集中型直流侧有汇流箱、走线长，易发生拉弧起火，交流侧并联节点少，控制容易，适用于容量大、直流侧起火损失小的大型地面系统。
可靠性	高	低	组串型防护等级IP65，全密封设计，对潮湿、灰尘、酸碱防护效果好，部分采用无风扇自然散热设计，免维护，长期保证散热效果；集中型防护等级IP20，风扇散热，抗潮湿、灰尘、酸碱环境能力差，内部电源多，故障率高，长时间有效散热难以保证。
系统效率	组串型阵列失配损失小，MPPT效率高，组件一致性差的情况优势明显； 组串型夜间待机损耗小，集中型夜间待机损耗高。
运行业绩	大型电站以集中型逆变器为主，分布式电站组串型份额逐渐提高。
电能质量	并网系统集中型电能质量高，电网性好；华为组串型具备反向谐波注入功能，有效提高电能质量，保障系统稳定运行，拥有中广核嘉兴秀洲10MW成功案例。
监测系统	集中型采用综合布线实现系统数据传输，线路长，故障排除难度大；华为组串型采用通信基站方式实现无线传输，稳定性有保障，故障排除快，建设成本低。
建设成本	组串型建设成本高0.25元/W左右，具体由并网电压等级、并网点远近、阵列面积决定

根据电站类型的不同，从安装载体、容量、接入方式以及制约因素都有所不同，因此逆变器选型应结合电站特性，充分发挥组串型、集中型的优势，综合考虑安全性、可靠性及项目收益而定。

三、不同类型电站逆变器选型

3.1大型荒漠电站逆变器选型分析

大型荒漠电站	组串型	集中型
系统可靠性	交流侧多台并联运行，控制复杂程度高，相互间易受谐波、环流干扰，多台并联运行稳定性低。	交流侧经变压器解耦并联、台数少，受谐波分量影响小，并联运行稳定性高。
	可采用通信基站实现无线通信，故障率低、易排查，保障系统稳定可靠。	采用传统综合布线技术，布线距离长，易受电磁环境干扰，故障不易排查。
发电量	削弱MPPT、弱光利用优势，发电量提升程度有待验证。	组件间距小时，冬季遮挡影响发电量。
系统维护	免维护，备用机替换容易，维修时间短，电量损失小。	定期维护，故障机只能现场修复，维修时间长，电量损失大。
安全性	直流侧安全性高，交流侧对于电网友好性、适应性缺乏大规模长时间应用验证。	常规应用，技术成熟，直流侧易故障起火，交流侧安全性有保障，已经过长时间验证。
项目案例	少	普遍
建设成本	组串型比集中型单瓦高0.25元
结论	大型荒漠电站建议以集中型为主，选用部分用组串型进行对比；在难以保证组件间距时可采用组串型。

对于大型荒漠地面电站而言，从安全性、可靠性、建设成本看，集中型有一定优势；现有组串型系统效率提升缺乏数据支撑；因此在大型荒漠地面电站中，集中型逆变器仍占主导地位。

3.2山地电站逆变器选型分析

山地电站	组串型	集中型
系统可靠性	交流侧多台并联运行，控制复杂程度高，相互间易受谐波、环流干扰，多台并联运行稳定性低。	交流侧经变压器解耦并联、台数少，受谐波分量影响小，并联运行稳定性高。
发电量	组串配置容量低，MPPT跟踪精度高，组件排列一致性差，失配损失小，效率提升明显，发电量高。	组串配置容量高，MPPT跟踪精度低，组串一致性差，不利于发挥规模优势，失配损失大，降低发电量。
安装	外挂式，安装位置灵活，不需要设备房，可配置小容量升压变，设备方便运输，施工难度低，相比集中型建设成本低0.1元/W。	合适的安装位置难找，需要建设设备房，设备安装难度高，成本高。
系统维护	免维护，备用机替换容易，维修时间短，电量损失小。	定期维护，故障机只能现场修复，维修时间长，电量损失大。
安全性	直流侧安全性高，交流侧对于电网友好性、适应性缺乏大规模长时间应用验证。	常规应用，技术成熟，直流侧易故障起火，交流侧安全性有保障，已经过长时间验证。
项目案例	少	普遍
建设成本	组串型比集中型单瓦高0.15~0.25元
结论	山地电站建议采用组串型集中型复合并网方案，依据地形地貌发挥各自优势

对于山地电站而言，从安全性、可靠性、建设成本看，集中型占优；但由于地形地貌复杂多变，组串型效率高、组串配置、安装方式灵活方面占优，因此建议采用组串型集中型复合并网方案。

3.3屋顶电站逆变器选型分析

屋顶电站	组串型	集中型
规模容量较小	组件配置容量小、灵活，克服屋顶情况复杂、安装局限性的特点。	组件配置容量大，支路多，配置不灵活，组串间失配损失较大。
系统可靠性	规模小、台数少、多低压并网，可靠性容易保障	低压并网受容量，多升压并网，技术成熟，可靠性高
发电量	MPPT优势明显，失配损失小，效率高，发电量提升明显，自耗电低。	不利于发挥规模优势，失配损失高，MPPT效率低，自耗电高，隔离变夜间损耗每MW每月约600kWh。
中低压并网	低压并网有优势	容量导致低压并网不方便
安装	外挂式，安装位置灵活，不需要设备房，设备方便运输，施工难度低，相比集中型建设成本低0.1元/W。	合适的安装位置难找，需要建设设备房，设备安装难度高，走线路径长，成本高、损耗高。
系统维护	免维护，备用机替换容易，维修时间短，电量损失小。	定期维护，故障机只能现场修复，维修时间长，电量损失大。
安全性	组串型直流侧无汇流箱、直流走线短，有效降低火灾风险；系统容量小，交流侧并联节点数量降低，可靠性有保障，适用于对火灾防护等级要求高且容量不大的分布式屋顶系统。	集中型直流侧有汇流箱、走线长，易发生拉弧起火，造成厂房起火，扩大损失；单台容量大，受并网点上级变压器容量，对用户配电网友好性降低。
项目案例	增多趋势，主流方案	减少趋势，逐渐淘汰
建设成本	低压并网时，组串型比集中型单瓦高0.12元
结论	屋顶电站建议采用组串型并网方案，规避屋顶及并网，提高安全性

对于屋顶电站而言，集中型建设成本稍低；组串型在安全性保障、灵活性、能效性方面更有优势，体现在防范火灾、发电量提升等方面；因此目前屋顶电站中组串型已逐渐成为主流。

四、组串型、集中型方案投资收益

如图1系统效率与造价对收益率的敏感性分析结果表明，在相同收益率下，系统效率每提高1%，折合初始投资降低0.1元/W。

图1  系统效率与造价对收益率的敏感性分析

4.1屋顶电站组串型、集中型方案造价及收益分析

综合分析，屋顶电站初始投资组串型较高于集中型，但是效率高、后期更有利于维护、相对较低的衰减使得年均增收6万元。

1MW系统	组串型	集中型	差值
建设成本	750~800万	740~780万	10~25万
系统效率	79%	76%	3%
依据财务模型计算结果，效率提升3%，折合初始投资降低0.3元/W；
年发电量	102.7万kWh	98.8万kWh	3.9万kWh
首年电费收益（1.08/kWh）	110.9万元	106.7万元	4.2万元
衰减	首年2.6%，剩余0.6%	首年3%，剩余0.8%
20年收益	2034万元	18万元	120万元
1MW系统，组串型初期投入增加10~25万，每年增加收益4.2万元，3~6年可回收初始投入差额，剩余年限净增收70~100万元。

4.2 华为与其他品牌组串型逆变器对比

设备性能		华为	其他
安全性	防触电	直流侧虚拟接地，交流侧设有残余电流检测装置（RCD），降低触电事故概率	直流侧虚拟接地，交流侧设有残余电流检测装置（RCD），降低触电事故概率
	并联谐振	具备电网反向谐波注入功能，主动适应电网谐波，提高电能质量，对电网更友好，运行更安全稳定；有大于50台并联运行成功业绩。	没有反向谐波注入功能，电网电能质量变差的情况造成系统并联谐振，系统无法正常运行；缺乏50台（MW级）以上并联运行业绩。
	直流侧	无断路器，只有直流开关，当直流侧发生故障时直流开关无法分断，智能靠自身软保护系统。	部分配有直流断路器，直流侧故障时，断路器实现分断电路，具备硬件保护、软件保护，更安全。
可靠性	散热	自然散热、无风扇设计，可以保障长久可靠运行，实现良好散热，对酸碱、粉尘抵抗力强，故障率低、散热效果好。	风扇散热，在粉尘、酸碱环境中影响风扇寿命，长久运行故障率高，不及时维护影响逆变器效率，同时降低逆变器使用寿命。
	并网方案	通信技术支撑，50台稳定运行案例	最多20—30台并联
	通信系统	华为通信技术世界领先，无线通信技术应用光伏并网系统，免除常规综合布线技术，稳定性有保障，同时成本降低，大规模应用优势更明显。	采用综合布线技术，传输距离长，易受干扰，降低系统可靠性，提升故障发生概率；工程两大，成本高。
能效	技术支撑	3路(2+2+2)MPPT（失配低）、低启动电压、无风扇散热、欧洲效率98.3%	2路（3+3）MPPT（失配高）、风扇散热、欧洲效率97.5%
	白沟数据	发电量高于其他1.5%	低于华为设备
项目案例		MW级以上案例较多	小型系统多
结论		安全、可靠、能效及应用案例综合分析，华为优势较为明显，且其智能管理系统可靠性高，成本低。

白沟电站20kW组串型逆变器运行数据：

白沟电站实际运行数据（华为与其他品品牌20kW设备对比）
	华为组串	其他组串	差值
发电量（10.1-10.8）	510kWh	500kWh	10kWh（2%）
发电量（8.1-9.19）	4283kWh	4224kWh	59 kWh（1.4%）

五、不同品牌组串型方案投资收益

1MW组串型系统	华为	其他	差值
首年系统效率	80%	78.4%	1.6%
根据财务模型计算结果，效率提升1.6%，折合初始建设投资华为低0.16元/W（未包含后期衰减差值）
首年发电量	104万kWh	101.9万kWh	2.1万kWh
首年电费收益（1.08/kWh）	112.3万元	110.1万元	2.2万元
运维成本（通信）	1万元/年（均摊）	1.2万元/年（均摊）	0.2万元/年（均摊）
衰减	首年2.6%，剩余0.55%	首年2.7%，剩余0.6%
20年收益	2071万元	2015万元	56万元

从单台设备情况考虑，国内国际一线品牌各有优势，华为产品的核心优势体现在自然散热、3路（2+2+2）MPPT、反向谐波注入方面，使得其工作更高效、可靠；而对于系统多台并联运行方面，华为优势比较明显，其反向谐波注入、强大的智能通信管理技术解决了并联环流、并联谐振等问题，保证了系统运行的安全、稳定；白沟系统1.6%的发电量提升，也客观反映了其优异的性能，因此在组串型逆变器品牌中，华为以其品牌、业绩、性能更胜一筹。

六、逆变器选型建议

1.大型地面电站、荒滩电站

以集中型为主，适当采用组串型逆变器。

根据运行情况和成本变化调整各型逆变器的使用比例。

2.山坡电站

根据具体地形条件，采用组串型、集中型逆变器混合配置方案。

3.屋顶电站

优先使用组串型逆变器

4.组串型逆变器的选择

华为逆变器优势明显。