山地、丘陵光伏项目的最佳选择：组串式逆变器（图解）

随着城镇化进程的加快和光伏事业的迅猛发展，目前在国内，日照较好、开阔平整的有利建站用地非常稀缺，依托山地、丘陵地形建站成为更常见的选择。山地、丘陵地面起伏不平、朝向各异、可安装的面积大小不同、相对零散，这对逆变器的方案设计和技术要求相对较高，传统的集中式逆变器解决方案面临巨大挑战。

传统集中式方案遇阻

传统集中式方案，电站通过直流汇流箱将光伏组件的直流电汇集至集中逆变器，经箱变升压后送到电网，每500KW方阵的电池板的输出功率依赖于集中式逆变器的一路MPPT来跟踪。那么，针对山地或丘陵类项目，传统的集中式设计会碰到那些问题呢?

电池板朝向各异

山地项目中，由于地区地形复杂，平地很少，无法做土地平整，朝向正南的地形也有限，因此为保证容量必须充分利用东南、西南坡以及东向、西向坡。此时电池板的安装朝向无法完全朝南布置。若一个500KW方阵的电池板使用一路MPPT来跟踪，会损失一定的发电量。

图1 某山地项目-电池板朝向各异

局部遮挡

山地项目中，由于地形、地势的限制，各个组件之间的安装间距，安装角度各异，一天中一定时间内不可避免会产生局部遮挡，特别是早晚时刻太阳高度角较低的时候，或者出现一些植被遮挡一些电池片。一个500KW方阵的电池板使用一路MPPT来跟踪，会损失一定的发电量。

图2 某山地项目-组件局部遮挡

需要各种容量的逆变器匹配方阵

山地项目中，由于地形、地势的限制，各个光伏方阵容量差异很大，从几百千瓦到1MW甚至更多，每个区域又有若干小单元组成，使用传统500kW集中式逆变器，会不可避免出现超配，欠配的情况，对系统寿命、发电量都有影响。

不同组件到汇流箱距离差异很大，影响发电量的同时也影响系统安全性

实际山地项目中，由于地形、地势的限制，各个组件之间的安装间距各异，此时各组件汇总到直流汇流箱的距离有很大的不同，组件之间会产生较大的电压差，即影响发电量又影响系统安全性。

图3 某山地项目-组件到汇流箱距离差异

组串式方案在山地和丘陵电站中的优势

组串式解决方案，由于其自身的设计和组串式逆变器特点，更适合山地项目的应用，同时还可以给客户带来更高的发电量。组串式的独特优势如下：

自用电少，系统效率高

以某山地光伏电站为例，集中式和组串式1MW对比如下表1:

表1 山地集中式和组串式1MW对比

匹配性好，发电量高

以某山地光伏电站1MW容量为例，组串式比集中式方案发电量增加约3.4%以上(地形差异较大场景发电量提升可更高，约5-8%)，平均每年多发38.654MWh，20年发电收入增加77.3万元(按照每度电1元计算)，若建设期一次性投资相差18.62万元(以某项目为例，价格按照市场平均价格计算，详细对比计算入下表)，寿命期间增加的利润约为58.68万元。

表2 1MW集中式设备投资

表3 1MW组串式设备投资

多路MPPT，充分挖掘电池板输出功率

设计方案有先天优势，组串式逆变器可以精确跟踪到每1~2个组串的MPPT，充分挖掘每一块电池板的最大输出功率，大大缩小因为距离和遮挡等原因导致的组件失配损失，组串式方案可很好地适应山地、丘陵的阴影遮挡、组件朝向不一致等因素，同时功率颗粒度的减小，可以使电站的设计更为灵活。 1MW可以支持108~150路MPPT。

图4 组串式解决方案-多路MPPT

对于山地以及丘陵场景，组串式逆变器解决方案拥有着上述多项优势，是面对现在存在的山地挑战的有效决方案。随着集中式问题的不断涌现，越来越多业主已经在设计中要求使用组串式逆变器方案。系统发电量的增加、维护成本的降低有助于业主投资收益的提升，有助于大自然和环境的保护。组串式解决方案在山地丘陵类光伏项目必将有广阔的应用前景。(赵丽霞 中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司)