由于光伏組件實(shí)際運(yùn)行條件很難達(dá)到STC條件、PR值約80%等因素，光伏組件輸送到逆變器的功率很難達(dá)到標(biāo)稱功率，如果光伏組件：逆變器=1：1時(shí)，逆變器約80%的時(shí)間都無法達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。
高容配比推行中遇到的問題
鑒于上述原因，從2014年開始，很多學(xué)者都開始提出光伏組件相對于逆變器超配，以提高逆變器、箱變等電氣設(shè)備的利用率。從理論上，這一方案是完全沒有問題的。然而在實(shí)際操作過程中，還是存在一定的難度。
諸如，光伏組33MW、逆變器30MW，備案的時(shí)候，是備案33MW還是30MW？各個(gè)投資集團(tuán)對項(xiàng)目都有投資指標(biāo)控制。在算投資指標(biāo)的時(shí)候，是按33MW算，還是按30MW算？上報(bào)電網(wǎng)調(diào)度的時(shí)候，是按哪個(gè)功率報(bào)？甚至限電的時(shí)候，按哪個(gè)功率限？國土也頒布光伏電站的用地指標(biāo)了，那按哪個(gè)指標(biāo)給？…….
再加上各個(gè)省份、投資公司的管理不一樣，大家實(shí)施起來難度也不同。
兩個(gè)逆變器“輪值”的例子
那除了超配這一思路，我們是否還有其他方案提高逆變器的利用率？也許，我們可以讓逆變器“輪值”！什么叫輪值，先說兩個(gè)例子。
例子1：“偉肯”逆變器
記得2015年9月份的時(shí)候，一個(gè)叫“偉肯（Vacon）”的逆變器廠家，向我介紹了他們的逆變器。那位技術(shù)總工說的其他內(nèi)容我都忘記了，但有一點(diǎn)給我留下了深刻的印象，那就是：他們的逆變器是輪流工作的！
大概意思如下：
以偉肯500kW逆變器為例，他們內(nèi)部有4個(gè)工作模塊。當(dāng)輸送給逆變器的功率低于125kW時(shí)，一個(gè)模塊工作；在125kW~250kW時(shí)，兩個(gè)模塊工作；在250kW~375kW時(shí)，三個(gè)模塊工作；375kW以上時(shí)，四個(gè)模塊都進(jìn)入工作狀態(tài)。同時(shí)，內(nèi)部有一個(gè)自動(dòng)的任務(wù)分配控制系統(tǒng)，使這4個(gè)模塊在1個(gè)月的工作時(shí)間大致相同。
這種方案的優(yōu)點(diǎn)是：
1）提高工作壽命。由于各個(gè)模塊輪換工作，平均每個(gè)模塊的工作時(shí)間短了，那使用時(shí)間自然就長了。
2）提高工作效率。下圖是一個(gè)500kW逆變器的轉(zhuǎn)換效率曲線。
導(dǎo)讀：由于光伏組件實(shí)際運(yùn)行條件很難達(dá)到STC條件、PR值約80%等因素，光伏組件輸送到逆變器的功率很難達(dá)到標(biāo)稱功率，逆變器約80%的時(shí)間都無法達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。鑒于上述原因，很多學(xué)者都開始提出光伏組件相對于逆變器超配，從理論上，這一方案是完全沒有問題的。然而在實(shí)際應(yīng)用還是存在一定的難度。
從上圖可以看出，輸入功率低于10%（50kW）時(shí)，逆變器是沒有啟動(dòng)的；一直到約18%（90kW）時(shí)，逆變器才能達(dá)到一個(gè)較高的轉(zhuǎn)化效率。達(dá)到40%（200kW）的時(shí)候，轉(zhuǎn)換效率最高。
如果把逆變器變成4個(gè)模塊，輸入功率約15kW的時(shí)候就可以啟動(dòng)，25kW的時(shí)候，就可以達(dá)到較高的轉(zhuǎn)換效率；50kW的時(shí)候，就可以達(dá)到最高的轉(zhuǎn)化效率。
3）減少檢修損失。4個(gè)模塊中，如果有一個(gè)模塊出現(xiàn)故障，那就可以對這一模塊進(jìn)行檢修，其他3個(gè)模塊正常工作，只是工作時(shí)間會(huì)增加一些。即使有效率損失，最大的時(shí)候也不多四分之一。因此，大大降低了檢修時(shí)的功率損失。
例子2：德國的經(jīng)驗(yàn)
這個(gè)例子，是我從“甘肅自然能源研究所”副所長李世民老師那里聽來的。他向我介紹：
在中國，某一光伏組串的出力，肯定要被接入一個(gè)特定的逆變器，除了這個(gè)逆變器，不可能進(jìn)入其他的逆變器。
在德國，在一定規(guī)模內(nèi)的項(xiàng)目，所有的光伏組串都是并聯(lián)的，并用一條直流母線送入多臺(tái)逆變器。但具體進(jìn)入哪一臺(tái)逆變器，則由控制系統(tǒng)控制。在功率較低時(shí)，只進(jìn)入部分逆變器，其他的逆變器休息；只有在功率最大的那幾個(gè)小時(shí)，才會(huì)將所有的逆變器啟動(dòng)。同樣，所有的逆變器都是輪流工作。這樣，逆變器也能“放個(gè)假”，以便提高逆變器的工作效率和壽命。
逆變器“輪值”的技術(shù)可行性
前文中的想法，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，是否具有技術(shù)可行性？
1）傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
下圖所示為傳統(tǒng)光伏升壓系統(tǒng)的升壓系統(tǒng)接線示意圖。
常規(guī)光伏電站設(shè)計(jì)中：采用1MW作為1個(gè)發(fā)電單元，通過1臺(tái)升壓變壓器并網(wǎng)到高壓系統(tǒng)。其中，1MW光伏直流系統(tǒng)通過2臺(tái)獨(dú)立的500kW的逆變器采集光伏電能后將直流轉(zhuǎn)化成交流，2臺(tái)逆變器之間不存在任何的關(guān)聯(lián)，均為獨(dú)立運(yùn)行。上圖中，2MW發(fā)電單元的光伏組串分別進(jìn)入4臺(tái)逆變器，相互之間無關(guān)聯(lián)。
導(dǎo)讀：由于光伏組件實(shí)際運(yùn)行條件很難達(dá)到STC條件、PR值約80%等因素，光伏組件輸送到逆變器的功率很難達(dá)到標(biāo)稱功率，逆變器約80%的時(shí)間都無法達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。鑒于上述原因，很多學(xué)者都開始提出光伏組件相對于逆變器超配，從理論上，這一方案是完全沒有問題的。然而在實(shí)際應(yīng)用還是存在一定的難度。
2）改進(jìn)后的設(shè)計(jì)方案
如果按照前文的思路，對直流系統(tǒng)和逆變器的連接方式進(jìn)行改進(jìn)后，其升壓系統(tǒng)接線圖如下圖所示：
上圖中，系統(tǒng)的交流側(cè)接線方式同與傳統(tǒng)接線方式相同；改進(jìn)點(diǎn)主要在于：逆變器直流側(cè)增加了“直流匯流母線”、“控制開關(guān)”。
通過“直流匯流母線”，將2MW光伏組串所發(fā)的直流電統(tǒng)一匯集起來；通過“控制開關(guān)”，根據(jù)光伏組串的發(fā)電功率，采用集中、主從、分散、獨(dú)立等其中之一的控制策略。
通過上述措施，實(shí)現(xiàn)對逆變器及其對應(yīng)的箱變進(jìn)行合理的“輪值”切換，以減少系統(tǒng)損耗，提高整個(gè)電氣設(shè)備的利用效率。
使用上述設(shè)計(jì)方案，需要在電氣一次系統(tǒng)中增加斷路器，二次控制系統(tǒng)整體升級，通過上所改造達(dá)到對能量的可測、可控的，最終實(shí)現(xiàn)上述的能量、設(shè)備的自由切換。
逆變器“輪值”方案的優(yōu)缺點(diǎn)簡述
目前，在國內(nèi)的光伏電站設(shè)計(jì)中，應(yīng)該尚無采用逆變器“輪值”的設(shè)計(jì)思路。對此方案的優(yōu)缺點(diǎn)簡單分析一下：
優(yōu)點(diǎn)：增加逆變器壽命、提高轉(zhuǎn)換效率；
缺點(diǎn)：需要增加直流母線、斷路器，升級二次系統(tǒng)，因此投資會(huì)增加；國內(nèi)尚缺乏此類經(jīng)驗(yàn)，此技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中是否可靠，還待進(jìn)一步論證。
逆變器一頭連著光伏組件，一頭連著電網(wǎng)，是光伏電站中最核心的設(shè)備。在國內(nèi)逆變器價(jià)格不斷擊穿底線的情況下，如何最大程度上延長逆變器的壽命，提高逆變器的轉(zhuǎn)化效率？讓逆變器“輪值”工作，也許是未來光伏設(shè)計(jì)中的一個(gè)很好的思路。
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