人類早已意識到化石能源日益枯竭的問題，所以加快了對可再生能源利用的腳步。這幾年全球的光伏電站如雨后春筍般崛起，呈爆炸性增長。而逆變器作為光伏電站中電流變換（DC->AC）的關鍵設備，除了穩定性，其轉換效率也受到了高度關注。而現在普遍逆變器廠家的逆變器轉換效率已經做得很高了，由于電子器件的限制，逆變器的轉換效率想再往上提高已經變得非常困難，那么，能否換一種思路，在解決方案上提升電站的效率？禾望集散式智能逆變系統正解決了這一難題。

一、傳統方案的局限 — 單路MPPT，傳輸電壓低

電站采用傳統方案，一般是以1MW為一個發電單元，即1MW功率的光伏組件，經過匯流，連接到2臺500kW功率的逆變器，最后接1臺1000kVA的箱式變壓器升壓，把電能送到升壓站并入電網。


傳統方案存在著一定的局限性。

1、傳統的500kW逆變器只有1路或2路MPPT，易受現場各種復雜情況的影響，導致MPPT跟蹤曲線出現多個波峰，逆變器工作在哪個波峰的電壓下都會造成發電量的損失。

陰影遮擋便是其中一個范例。因為光伏組件在地面大面積的鋪開，難免會受到天空云朵的遮擋形成陰影，而這一遮擋造成在此發電單元的逆變器跟蹤的MPPT曲線不能真正跟蹤到光伏組件的最大功率點電壓，從而使得光伏組件無法最大程度地出力發電，造成發電損失（美國能源局實驗結果顯示：3%的陰影遮擋都可能導致25%的發電效率損失）。

地形復雜的電站項目，如在西南的云南等地，光伏電站項目地點多為山地，1MW發電單元所布置的光伏組件其朝向、傾角等很可能參差不齊，這時也會由于單路MPPT跟蹤導致光伏組件發力不全。

電站使用光伏組件特性不一樣，單路MPPT也會由于組件失配導致發電量損失。

2、傳統的500kW逆變器的輸出電壓一般270Vac/315Vac。眾所周知，低壓傳輸會產生較大的線損，如果直接提高輸出電壓，則會導致新的問題，即：逆變過程中，輸入電壓和輸出電壓存在著一定的倍數關系，輸出電壓提高則會直接導致MPPT的范圍縮窄，導致發電量損失。

二、方案簡介 

禾望集散式智能光伏并網解決方案是將逆變器、光伏控制器、監控系統集于一體的整體光伏并網解決方案，可實現節省系統初始投資，提高系統發電效率，增加投資回報率的多重目的。


集散式智能光伏并網解決方案有效結合了傳統集中式大機及組串式小機兩種方案的優勢，具有獨特設計理念：

（1）多路MPPT；

（2）提升交直流側端口電壓，降低傳輸損耗；

（3）實現集中逆變并網。

多路MPPT：禾望集散式智能光伏并網解決方案，將傳統集中式逆變器單路MPPT分散至其前端的光伏控制器，實現每2~4路PV組串對應1路MPPT，模塊化設計，獨立跟蹤，高精度、高可靠，從而降低遮擋、灰塵、組串失配的影響，提高系統發電量2%。詳見表1：

表1：傳統集中式方案與禾望集散式方案MPPT對比



提升交直流側端口電壓，降低傳輸損耗：集散式方案逆變器輸入輸出電壓均實現提升，交流輸出側，從傳統的270/315V提高到520V，直流輸入側，由傳統的400~800V波動電壓提高到穩定的820V。因此在同等運行條件下，集散式方案對應的傳輸損耗比集中式的大幅下降。

另外，就逆變器自身損耗而言，集散式方案1MW逆變器的輸出電流與傳統集中式的500kW逆變器近似，其損耗也與一臺傳統500kW逆變器近似。從而總體1MW逆變器的損耗大幅下降，對比詳見表2：

表2：傳統集中式方案與禾望集散式方案損耗對比




注：損耗對比以傳統方案作為參照。

小結：相比傳統集中式方案，集散式方案在交直流電纜傳輸損耗、逆變器發熱損耗環節降低了1%以上。

實現集中逆變并網：除了對初始投資和發電量的關注，隨著電站存量規模的增加，光伏電站對電網的影響越來越大，如何較好的適應電網、滿足電網的調度、夜間無功補償、減小諧波污染、實現低（零）電壓穿越等也是需要充分考慮的，禾望集散式智能光伏系統采用單機容量1MW逆變器實現集中逆變并網，完全滿足電網相關要求，實現電網友好性目標。



結論：綜合上述分析，集散式方案通過系統優化及合理的軟硬件設計，可提高系統整體發電效率3%，約合每年多發5萬度/MW。

三、方案技術優勢與價值

相比傳統集中式的光伏電站，禾望集散式智能光伏方案具有減少系統投資，提高系統發電量等一系列優勢，具體表現在以下幾個方面：

1、減少系統投資

集散式方案從整個光伏系統的角度，通過合理設計，相比傳統集中式方案，從直流電纜至35kV箱變及土建等環節均實現了節省投資的目的。

表3：傳統集中式方案與禾望集散式方案系統投資對比



另外，集散式方案可提高發電量3%，在同等發電量的情況下，集散式比集中式節省系統投資0.24元/W（此處按照電站目前EPC造價8元/W計算）。即同等發電量情況下初始投資更低。

小結：相比集中式方案，集散式方案在箱變、交直流電纜及土建方面的初始投資成本，可節省5~7萬元/MW.

2、高投資回報率

采用集散式方案，相比傳統集中式方案，可顯著增加電站運行收益，從而大大提高投資回報率（下圖以50MW電站為例分析）。即實現高效率=高投資回報率的目的。



小結：相比傳統集中式方案，集散式方案具有更高的投資回報率。

3、高智能易維護

集散式方案采用更強的處理器，增加動態MPPT學習與優化功能， PV組件短路、開路和衰減預報功能，以及內部電弧檢測功能，更易進行故障精確定位和維護。同時采用模塊化、歸一化設計理念，從而實現電站的智能化檢測，達到易于安裝維護的目的。



4、高可靠性

具有專利技術的逆變器防塵設計，采用離心風機，通過獨立風道將逆變器熱量帶走，并對IGBT功率驅動等核心部件進行單獨防塵設計。另外，直流母線電容采用純薄膜電容，完全滿足25年設計使用壽命要求。

5、良好的電網適應性

優化的控制算法，確保逆變器在諧波、三相不平衡、多機并聯諧振等均滿足電網要求，同時滿足電網無功調度、零電壓穿越等并網要求。

6、防PID效應。

具有專利技術的防PID效應，極大地降低PV組件因PID問題帶來的發電效率衰減，從而提高系統發電量。

7、環境友好性。

光伏控制器無風扇，純薄膜電容設計，IP65防護等級，滿足環境友好性要求。

結論：禾望集散式智能光伏并網方案通過提升系統交直流端口電壓、降低線損等傳輸損耗、采用多路MPPT技術，減小組件各種失配損失，提高發電量3%對應每MW給客戶每年多收益5萬元，同時在箱變、交直流電纜及土建方面每MW為客戶節省初始投資5~7萬元，最終為用戶提供性價比最優的光伏并網解決方案。