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1、成就现代生活 太阳能逆变器 概念文件概念文件 光伏电站组串逆变器 晶体模块 2009年5月 目录目录 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 1 丹佛斯光伏逆变器 A/S 概念文件概念文件-光伏电站组串逆变器光伏电站组串逆变器 1 简介 执概要 1 简介 执概要 此概念文件将介绍如何在
2、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
3、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 63
4、0kVA 变电站及 1542 TripleLynx 逆变器。 图 1 基于晶体模块的光伏场地布局 图 1 基于晶体模块的光伏场地布局 如图所示，此案例布局有 14 排子结构，每排 12个子结构（约 125m125m）。 每个子结构有 18 个模块按横向排列成 3 行。 2 丹佛斯光伏逆变器 A/S 2 选择电站最优布局 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 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
5、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 630kVA 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
6、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。 图图 2 基于晶体模块的模块布线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 600VDC，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
7、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。3 丹佛斯光伏逆变器 A/S 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。 图图 3 逆变器位置逆变器位置 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 2.2 备选场地
8、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。 图图 4 光伏场分布及逆变器分布光伏场分布及逆变器分布 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。 4 丹佛斯光伏逆变器 A/S 2.3 紧凑型变电站 2.3 紧凑型变电站 630kVA
9、 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。 图图 5 变电站变电站 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。 5 丹佛斯光伏逆变器 A/S 2.4 模块布局 2.4 模块布局 通过一个模块布局案例说明以
10、上所提及的优势。 为将阴影带来的产出率损失最小化，推荐每个子结构横向安装三行模块。连接模块使每行都成 为一个独立的串。然后独立连接此三个串至逆变器。 图图 6 模块阴影模块阴影 因每行有独立的 MPPT，当太阳位于低位时仅同串的模块受到影响。 这样的配置在冬天，当较低模块总位于阴影下的时候具有一定的优势。在无风、高辐射的夏天 也有类似的优势，此时上部模块将接收稍高的温度，因此 MPP 电压会降低。 相对于平行连接串，3 个 MMP 跟踪器不是采用平行连接时平均数值，而根据独立的数值对 3 行进行独立的优化。 单串 5.28kWp或总共 15.9kWp的布局，布局因数Psolar/Pinverter=1.06，这是在Dr Bruno Burger 1 为 一家欧洲中部的电站给出的建议值。这个数值考虑了逆变器效率和地面基础安装引起的较低的 模块温度。 可通过不同方式达到这种布局，但必须利用 1000V 开路电压。 对基于 156m156m的单晶或多晶模块，根据每个模块的单元数有两种选择： 3 个输入中，每个输入 24 个模块 1串（60 个单元 220W） 3 个输入中，每个输入 30 个模块 1串（48 个单元 175W） 在欧洲南部安装时建议较低的布局因数，在使用多晶模块时可方便地通过减少连接至单串的模块数 降低布局因数。 1与电
