除了组件超配光伏效率还能如何提升？

由于光伏组件实际运行条件很难达到STC条件、PR值约80%等因素，光伏组件输送到逆变器的功率很难达到标称功率，如果光伏组件：逆变器=1：1时，逆变器约80%的时间都无法达到满负荷运转。

高容配比推行中遇到的问题

鉴于上述原因，从2014年开始，很多学者都开始提出光伏组件相对于逆变器超配，以提高逆变器、箱变等电气设备的利用率。从理论上，这一方案是完全没有问题的。然而在实际操作过程中，还是存在一定的难度。

诸如，光伏组33MW、逆变器30MW，备案的时候，是备案33MW还是30MW？各个投资集团对项目都有投资指标控制。在算投资指标的时候，是按33MW算，还是按30MW算？上报电网调度的时候，是按哪个功率报？甚至限电的时候，按哪个功率限？国土也颁布光伏电站的用地指标了，那按哪个指标给？…….

再加上各个省份、投资公司的管理不一样，大家实施起来难度也不同。

两个逆变器“轮值”的例子

那除了超配这一思路，我们是否还有其他方案提高逆变器的利用率？也许，我们可以让逆变器“轮值”！什么叫轮值，先说两个例子。

例子1：“伟肯”逆变器

记得2015年9月份的时候，一个叫“伟肯（Vacon）”的逆变器厂家，向我介绍了他们的逆变器。那位技术总工说的其他内容我都忘记了，但有一点给我留下了深刻的印象，那就是：他们的逆变器是轮流工作的！

大概意思如下：

以伟肯500kW逆变器为例，他们内部有4个工作模块。当输送给逆变器的功率低于125kW时，一个模块工作；在125kW~250kW时，两个模块工作；在250kW~375kW时，三个模块工作；375kW以上时，四个模块都进入工作状态。同时，内部有一个自动的任务分配控制系统，使这4个模块在1个月的工作时间大致相同。

这种方案的优点是：

1）提高工作寿命。由于各个模块轮换工作，平均每个模块的工作时间短了，那使用时间自然就长了。

2）提高工作效率。下图是一个500kW逆变器的转换效率曲线。

从上图可以看出，输入功率低于10%（50kW）时，逆变器是没有启动的；一直到约18%（90kW）时，逆变器才能达到一个较高的转化效率。达到40%（200kW）的时候，转换效率最高。

如果把逆变器变成4个模块，输入功率约15kW的时候就可以启动，25kW的时候，就可以达到较高的转换效率；50kW的时候，就可以达到最高的转化效率。

3）减少检修损失。4个模块中，如果有一个模块出现故障，那就可以对这一模块进行检修，其他3个模块正常工作，只是工作时间会增加一些。即使有效率损失，最大的时候也不多四分之一。因此，大大降低了检修时的功率损失。

例子2：德国的经验

这个例子，是我从“甘肃自然能源研究所”副所长李世民老师那里听来的。他向我介绍：

在中国，某一光伏组串的出力，肯定要被接入一个特定的逆变器，除了这个逆变器，不可能进入其他的逆变器。

在德国，在一定规模内的项目，所有的光伏组串都是并联的，并用一条直流母线送入多台逆变器。但具体进入哪一台逆变器，则由控制系统控制。在功率较低时，只进入部分逆变器，其他的逆变器休息；只有在功率最大的那几个小时，才会将所有的逆变器启动。同样，所有的逆变器都是轮流工作。这样，逆变器也能“放个假”，以便提高逆变器的工作效率和寿命。

逆变器“轮值”的技术可行性

前文中的想法，在实际的设计中，是否具有技术可行性？

1）传统设计方案

下图所示为传统光伏升压系统的升压系统接线示意图。

常规光伏电站设计中：采用1MW作为1个发电单元，通过1台升压变压器并网到高压系统。其中，1MW光伏直流系统通过2台独立的500kW的逆变器采集光伏电能后将直流转化成交流，2台逆变器之间不存在任何的关联，均为独立运行。上图中，2MW发电单元的光伏组串分别进入4台逆变器，相互之间无关联。

2）改进后的设计方案

如果按照前文的思路，对直流系统和逆变器的连接方式进行改进后，其升压系统接线图如下图所示：

上图中，系统的交流侧接线方式同与传统接线方式相同；改进点主要在于：逆变器直流侧增加了“直流汇流母线”、“控制开关”。

通过“直流汇流母线”，将2MW光伏组串所发的直流电统一汇集起来；通过“控制开关”，根据光伏组串的发电功率，采用集中、主从、分散、独立等其中之一的控制策略。

通过上述措施，实现对逆变器及其对应的箱变进行合理的“轮值”切换，以减少系统损耗，提高整个电气设备的利用效率。

使用上述设计方案，需要在电气一次系统中增加断路器，二次控制系统整体升级，通过上所改造达到对能量的可测、可控的，最终实现上述的能量、设备的自由切换。

逆变器“轮值”方案的优缺点简述

目前，在国内的光伏电站设计中，应该尚无采用逆变器“轮值”的设计思路。对此方案的优缺点简单分析一下：

优点： 增加逆变器寿命、提高转换效率；

缺点： 需要增加直流母线、断路器，升级二次系统，因此投资会增加；国内尚缺乏此类经验，此技术在实际应用中是否可靠，还待进一步论证。

逆变器一头连着光伏组件，一头连着电网，是光伏电站中最核心的设备。在国内逆变器价格不断击穿底线的情况下，如何最大程度上延长逆变器的寿命，提高逆变器的转化效率？让逆变器“轮值”工作，也许是未来光伏设计中的一个很好的思路。

文章作者：王淑娟