从“投资收益”角度审视三相组串逆变器在大型分布式屋顶中的应用

从“投资收益”角度审视三相组串逆变器在大型分布式屋顶中的应用

国家能源局下发的《2015年光伏发电建设实施方案的通知》将2015年光伏计划装机规模由征求意见稿中的15GW提高至17.8GW，并对细则做出多项修改，其中光伏电站建设向地面和“大型屋顶分布式”倾斜意图明显。

大型屋顶分布式主要指，利用各类屋顶资源，如工业厂房、商业综合体、会展体育场馆、政府办公楼、医院学校、机场和高速公路服务区等建设的屋顶分布式电站。据国家统计局《中国统计年鉴》、《中国建筑业统计年鉴》统计数据：2013年我国工业厂房及仓库年新增竣工面积约为3.8亿平方米，累计竣工面积约为40亿平方米。如此巨大的屋顶储备也预示着我国分布式光伏市场存在巨大发展空间。

对迅猛发展中的分布式光伏来讲“量”的增长固然值得期待，而从长远考虑“质”的提升才是对电站、企业，甚至整个光伏事业健康发展最有利的保障。言及于此，今天就从“投资收益”角度重新审视一下大型分布式光伏项目中光伏逆变器的选型与应用。
光伏逆变器在整个光伏系统中投资占比不超过10%，但它却对整个系统发电量起到了决定性作用，因此对分布式光伏来讲逆变器选型至关重要。大型

工商业屋顶光伏电站规模通常在几兆瓦到几十兆瓦间，现场环境往往比较复杂，所以更适合组串型逆变器发挥特长，因此我们今天主要以三相组串型逆变器为例进行分析。

1. 光伏并网逆变器发展趋势：大功率变小、小功率变大

国内电站业主投资经验越来越丰富，在设备选择上也越来越重视首次投资、运维投资和发电收益三者间的平衡，由此也带动逆变器向“大功率变小、小功率变大“的新趋势发展。

“大功率变小”，主要指集中型逆变器功率密度的不断提高（功率不变体积缩小），这种趋势由阳光电源、特变电工、茂硕电气等企业率先发起，并取得了不错的效果。体积缩小后在搬运、项目施工、维护便利性等方面较之前都有了明显优势。“小功率变大”，主要指组串型逆变器向大功率不断发展。简单的讲，两年前20KW逆变器在工商业屋顶项目中应用最多，而现在30-40KW已经成为主流，近日茂硕电气等企业50KW逆变器已经在市场中崭露头角。组串型逆变器功率从20KW提高到50KW，技术上可以减少并机数量从而减少谐波对电网影响，同时还可以提高单机转换效率，商务层面也可以节约业主的初期投资。

对“大功率变小、小功率变大“解释了一堆，其实就想说明一点，未来大型屋顶项目逆变器选型中，无论从初期投资、运维投资、发电效率等方面考虑50KW组串型逆变器都是不错的选择，相信这款机型也将成为未来市场的主力。

2. 选择自身损耗小、整体效率高且运行可靠性强的逆变器设备

提到电站投资收益第一个想到的就是电站的发电量多与少，这其中与逆变器有着莫大关系。逆变器的转换效率、启动电压、MPPT路数、自身损耗与运行可靠性四个方面最为重要。

首先，决定逆变器发电量的两个关键指标转换效率、启动电压。
逆变器效率高低对光伏发电系统提高有效发电量和降低发电成本有重要影响，目前逆变器规格书中标注的效率值主要是最大效率和加权效率两种。其中最高效率指的是在包括直流电压等所有内外部环境都达到最佳状态时逆变器的转换效率，也就是说最大转换效率是一个瞬间效率。而电站实际运行中逆变器不会一直工作在“最大效率“负载点，其输入电压以及负载点会随辐照度和温度变化而变化，可以说”最大转换效率“高的逆变器现实应用中未必发电量最大，因此很多企业大肆宣传的“最高效率”实际噱头成分更多一些。加权效率指的是在充分考虑外部光照、机器各个功率点效率基础上得出的综合效率，以此为标准来考察逆变器性能更加科学，目前个别单位也已经着手准备适合中国气候环境的“中国加权效率“测试工作了。
据了解，目前试行的“中国加权效率“测试要求，三相组串逆变器加权效率不得低于98%，这样技术创新在逆变器身上将显得越来越重要。以茂硕电气50KW（ST50KTL）机型为例，通过创新的电路拓扑设计，大大降低了自身损耗，不仅可以做到傲视群雄的98.3%加权效率，同时做到了更小的电流谐波，电网友好性更强。

启动电压决定了逆变器每天启动与休息时间。启动电压越低，逆变器弱光发电能力越强，使得逆变器可以“起得更早、休息得更晚“，从而大大延长电站日发电时长。茂硕电气ST50KTL启动电压可以做到180V，同时200V最低工作电压同样国内领先，能够有效延长分布式电站日均发电时长。
其次，需要关注逆变器MPPT路数。

众所周知，光伏发电中存在一个“组件木桶效应“。简单的讲，在一个由众多组件构成的光伏系统中逆变器通过MPPT跟踪组件的最高效率点来实现转换效率最大化，当某一块组件发生故障或存在不一致性、阴影遮挡等问题时会导致系统整体MPPT效率降低。因此增加系统MPPT数量成为解决”组件木桶效应“的重要途径。
MPPT数量越多就可以将整个系统中的组件分为更小的一串一串，当某一块组件出现问题时只有这块组件所属的一串对应的一路MPPT受到影响，其他串不受影响，从而保证整个系统的转换效率。国内组串型逆变器中目前以双路MPPT最为常见，有个别厂家采用3路MPPT设计，而茂硕电气ST50KTL采用独有的5路MPPT设计，实际应用中不仅增加了发电量，而且方便了系统设计，受到众多专业人士青睐。
最后，关注逆变器运行可靠性。

常规电子设备的工作环境相对稳定，但光伏逆变器通常直接暴露在室外环境工作，经常遇到高温、高寒、高湿、风沙大、淋雨、盐雾等恶劣气象条件，工作条件变化频繁，运行可靠性挑战巨大。因此选择高可靠性逆变器，避免频繁的报错或维护浪费掉大好的发电时间，也是增加电站整体收益的重要一环。

茂硕电气所有产品开发都必须经过技术预研、平台开发、产品研发三个阶段，从规范各类流程体系到严格执行各类测试实验，从源头上保证所有量产逆变器运行可靠性。另外，茂硕电气ST50KTL还加入了一些小的技术创新来确保其安全运行。例如，完全无风扇设计，不仅提高产品器件寿命，同时可以更从容的应对风沙、淋雨、腐蚀等恶劣环境；采用自发电和PV直流双电源方式，提高设备供电的可靠性；Boost、逆变单元模块化设计，实现智能休眠，使设备运行更顺畅等。

3. 分布式逆变器必须确保安全性，做到电网友好

安全是电站的第一生产力，电站的首要任务是安全可靠，不能对财产和人身安全造成威胁，片面追求低成本，一旦出现事故反而损失更大。尤其是建设在各类屋顶的分布式电站，对财产和人身安全造成的威胁更大更直接。

据统计，现在80%以上的电站着火是因为直流侧的故障，特别是组件热斑、直流短路、直流配电柜的质量问题、熔丝问题等。茂硕电气ST50KTL机型集成智能汇流箱功能，组串输出的直流电直接进入逆变器逆变为交流电进行远距离传输，主动规避直流传输带来的安全和防护问题。再加上可选择AFCI功能，大大降低直流拉弧带来的安全隐患，使电站更加安全；另外，还实现了母线电容寿命智能检测，具备黑匣子功能。

4. 从系统成本层面考虑，选择功能齐备、维护方便机型

充分考虑到系统转换效率及运行稳定性后，其实可以跳出设备层面，从系统整体接入方案中继续寻觅一些可以节约一次性投入的小亮点。
茂硕电气ST50KTL集成智能汇流箱，具有自诊断功能，多达10路直流进线，可以减少系统汇流箱投入成本；另外，创新的设计了独立的接线仓，使得安装、维护更快、更方便，节省了系统人工和时间成本;机壳内外均无风扇，噪声更小、同时减少了风扇损坏带来的成本损耗。

根据最新的国家能源局政策，未来我国分布式电站发展已经是大势所趋，每年将会有大量的屋顶披上组件外衣，成为中国新能源电力事业的一份子。希望在未来的屋顶分布式电站建设过程中，会有更多的行业同仁通过合理的逆变器选型提高光伏电站投资收益，也希望有更多的光伏逆变器企业推出更多更优秀的逆变器机型，为光伏新能源电力事业增光添彩。