在光伏并網(wǎng)發(fā)電項目中,逆變器雖然不是初始投資最大的,但無疑是光伏電站中最核心的設(shè)備。究竟該如何選擇目前市場上有三種不同的逆變方案:集中式、組串式和集散式。
雖然我國已經(jīng)全面進入了小康社會,但在一些經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū),仍然存在著相當(dāng)比例的貧困地區(qū)及人口。在新的經(jīng)濟形勢下,“精準扶貧”相對于過去貧困地區(qū)“等、靠、要”的粗放扶貧方式,精準扶貧更能激發(fā)貧困地區(qū)的積極性,其持續(xù)性也更好。而將“精準扶貧”與新能源領(lǐng)域結(jié)合,更是開創(chuàng)性的扶貧思路了,不僅可以使貧困戶長期、穩(wěn)定地享受光伏發(fā)電及電價補貼帶來的持續(xù)性收益,而且解決了貧困地區(qū)普遍存在的供電不足的問題,同時國家也發(fā)展了綠色清潔能源,不得不說這是一件對穩(wěn)定、發(fā)展和環(huán)保都起到促進作用的政策。
光伏扶貧的類型有四種,戶用、村級、農(nóng)業(yè)大棚和地面電站。從實際操作情況來看,現(xiàn)在戶用扶貧項目在實際操作中,存在著各種各樣的條件限制;從市場和操作來看,村級電站越來越得到認可,國家方面也正主推這種形式的扶貧。
光伏扶貧采用的是光伏電站發(fā)的電“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”。也就是說,農(nóng)民可以自己使用這些電能,并將多余的電量賣給國家電網(wǎng),一是解決貧困地區(qū)供電不足的問題,二是賣電給國家獲得持續(xù)性的額外勞動外收入。
在光伏并網(wǎng)發(fā)電項目中,逆變器雖然不是初始投資最大的,但無疑是光伏電站中最核心的設(shè)備。目前市場上有三種不同的逆變方案:集中式、組串式和集散式。那么,哪種逆變方案適合光伏扶貧項目呢?
集散式中壓預(yù)裝式逆變解決方案
從技術(shù)上看,因為光伏扶貧項目多數(shù)是屋頂分布式項目或山地項目,因工程基面復(fù)雜,很難根據(jù)當(dāng)?shù)氐木暥劝惭b組件的最佳傾斜角,也很難保持光伏組件的仰角一致,這樣會導(dǎo)致很嚴重的組串并聯(lián)失配問題,影響發(fā)電效率。而集中式方案因為其天然的MPPT數(shù)量少的技術(shù)瓶頸,無法對光伏組串進行精細化跟蹤,無法解決并聯(lián)失配問題。而組串式和集散式方案目前實現(xiàn)每2個組串對應(yīng)1路MPP跟蹤,MPP跟蹤更細致,很好的解決了并聯(lián)失配的影響,所以組串式和集散式方案比較適合光伏扶貧項目。
從投入成本看,組串式方案用的是小功率逆變器,其成本要比集散式高出不少(每兆瓦初始投資高10萬元左右),集散式方案和集中式方案的初始投入差不多。就發(fā)電量來看,因為集散式和組串式都實現(xiàn)精細化的MPP跟蹤,發(fā)電量差不多,實際上,因為集散式方案在其集散式匯流箱進行了DC/DC升壓,其長距離傳輸電壓升到800Vdc,而組串式的長距離傳輸電壓是480Vac,在一些電站的對比中,集散式方案比組串式方案的發(fā)電量高一點。
從技術(shù)和投資成本綜合考慮,光伏扶貧項目使用集散式方案是最合適的。尤其是目前市場上的集散式中壓預(yù)裝式逆變解決方案,更是大大節(jié)約了初始投資成本和施工量。
集散式中壓預(yù)裝式逆變解決方案還是以集散式的技術(shù)優(yōu)勢為底子,只不過是把逆變器和箱變做在一個集裝箱里,由逆變器廠家一體化發(fā)貨(逆變器和箱變的連接在設(shè)備生產(chǎn)車間就已經(jīng)連接好),在現(xiàn)場的施工非常方便,施工方只需用吊車把整個預(yù)裝式集裝箱吊入預(yù)先做好的簡單地基,再做一些簡單的固定和接地即完成逆變和箱變的施工,無需再另外加蓋逆變器和箱變的配電房,此方案不僅能大大加快施工進度,而且還大大節(jié)省成本(減少地基和箱變到逆變器電纜連接及箱變低壓側(cè)開關(guān))。
綜合來看,集散式中壓預(yù)裝式逆變解決方案的特點如下:
1)集散式方案的多路MPPT技術(shù),極大的減少了因組件仰角不一致導(dǎo)致的并聯(lián)失配問題;
2)在兆瓦級的光伏并網(wǎng)項目,集散式方案的成本比組串式的成本更低,其中集散式中壓預(yù)裝式逆變解決方案則具有更優(yōu)的成本和施工便利性;
3)集散式中壓預(yù)裝式逆變升壓一體單元體積小(長*寬*高4000mm*2458mm*2591mm),箱變和逆變器地基合一,長度才4米,占地面積小,施工方便,成本低;
4)箱變采用干式變壓器而非油浸式變壓器,地基旁不用做泄油池,可靠、安全、環(huán)保。
案例
湖北黃石2.16MWp光伏并網(wǎng)電站采用集散式中壓預(yù)裝式逆變解決方案,投入成本低,而且多路MPPT技術(shù)很好的解決光伏組串并聯(lián)失配問題。
項目地環(huán)境情況:
項目采用2MW集散式預(yù)裝式逆變箱變升壓一體機方案,采用了一套設(shè)備(1臺2000kVA雙分裂干式變壓器,2臺1MW集散式逆變器,預(yù)裝式集裝箱和26臺集散式匯流箱),預(yù)裝式逆變箱變升壓方案的簡單地基占地面積4000mm*2458mm。
預(yù)裝式逆變箱變升壓一體機集成度高,體積小,施工方便。其系統(tǒng)圖及地基圖如下圖:
對于本項目,逆變器廠家給業(yè)主提供預(yù)裝式逆變升壓一體機簡單地基圖紙,業(yè)主只需按照圖紙的要求建設(shè)簡單地基,相比于逆變器和箱變分開需要2個地基,預(yù)裝式一體機方案只需建造一個地基,地基基礎(chǔ)建設(shè)好后,只需把集裝箱式逆變箱變一起機吊裝上去即可,而且不用再在現(xiàn)場挖電纜溝和對逆變器和箱變進行接線,省時省力。
下圖為預(yù)裝式逆變箱變升壓一體機現(xiàn)場圖片。
另外,集散式方案的核心技術(shù)在于集散式匯流箱的設(shè)計,廠家(如集散式的創(chuàng)始者禾望電氣)在集散式匯流箱的穩(wěn)定性設(shè)計上下足了功夫。在工藝、硬件、軟件上都對集散式匯流箱進行了有效的保護。
防護上:IP65防護等級,完全滿足戶外使用要求;
工藝上:加強機柜涂層、增加反射材料等;
硬件上:采用先進的碳化硅材料器件作為其核心器件,匯流箱可在55℃環(huán)境下穩(wěn)定運行,器件壽命保證25年使用年限,且無風(fēng)扇、無電解電容、無輸入熔絲等溫度敏感器件;
軟件上:監(jiān)控功率部分溫度,設(shè)計了過溫減載功能,在日照非常強烈的時段,即使出現(xiàn)器件過熱,也會提前通過降低輸入功率的方式,優(yōu)先保證壽命和持續(xù)運行。
小結(jié)
如文中所述,對于光伏扶貧項目,我們的目標(biāo)還是要定格在“投資少,發(fā)電高”的基調(diào)上,監(jiān)于光伏扶貧項目的特點,從技術(shù)、投資和施工便利性考慮,集散式中壓預(yù)裝式逆變升壓一體化解決方案無疑是最優(yōu)的方案,不僅節(jié)約成本,施工便利,而且能大大減小并聯(lián)失配的影響,提升發(fā)電量。