模塊化逆變器，多元化應(yīng)用場景最佳選擇！
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光伏技術(shù)交流
發(fā)表于
十四五期間，以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點(diǎn)的大型風(fēng)電光伏基地的建設(shè)是新能源發(fā)展的重中之
重；中東部地區(qū)廣泛開展的“光伏+農(nóng)業(yè)”、“光伏+漁業(yè)”項(xiàng)目，
以及山東等省份開展的海上光伏，成為落實(shí)碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略的重要支撐，大型光伏應(yīng)用場景呈日益多元化的發(fā)展趨勢。
一、多元化光伏場景，系統(tǒng)靈活性要求更高
目前，光伏項(xiàng)目規(guī)模一般都在100MW以上，占地往往
超過2000畝。在光伏場址多元化發(fā)展的趨勢下，光伏電站的設(shè)計(jì)和布局也日益復(fù)雜。以土
地資源稀缺的中東部地區(qū)為例，項(xiàng)目場址往往地形、地勢復(fù)雜，且多種地類混雜，由大量零散地塊組成，能做光伏電站的大面積平坦土地幾乎沒有。如下圖所示。
為了充分利用有限土地，面積小的地塊，往往只有1MW左右；而為實(shí)現(xiàn)最大程度的降本，光伏項(xiàng)目的子陣容量、逆變器的單體規(guī)模也越來越大。因此，在同一光伏項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，往往根據(jù)地形、地類情況，出現(xiàn)多個(gè)子陣規(guī)模。
傳統(tǒng)集中式逆變器需跨地塊建設(shè)，將會帶來系統(tǒng)成本升高、線損率加大、系統(tǒng)效率低等問題；組串逆變器可有效提高發(fā)電量，但系統(tǒng)成本相對較高。在此情況下，“1+X”模塊化逆變器便應(yīng)運(yùn)而生了！
模塊化逆變器將1.1MW單機(jī)作為一個(gè)獨(dú)立模塊，可以任意拼裝，最多支持8臺并聯(lián)，可靈活擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)1.1~8.8MW子陣的靈活匹配；實(shí)現(xiàn)子陣規(guī)模根據(jù)實(shí)際情況可大可小。
這種搭積木的設(shè)計(jì)思路，可以采用一款機(jī)型，解決復(fù)雜地形、地勢、地類的項(xiàng)目場址的需求，非常適合中東部地區(qū)的山地、丘陵類場址。
二、相對傳統(tǒng)集中逆變器，明顯提升發(fā)電量
“1+X”模塊化逆變器首次實(shí)現(xiàn)了大功率逆變器的智能IV檢測。可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)檢測，15分鐘完成掃描，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)13類故障，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)組串短路、熱斑等故障并預(yù)警，及時(shí)排除風(fēng)險(xiǎn)，提高發(fā)電量，并提升電站安全系數(shù)。
相對于傳統(tǒng)的人工檢測，智能 IV掃描效率高，掃描精度≥95%，既節(jié)省成本，又提高工作效率。
“1+X”模塊化逆變器實(shí)現(xiàn)了器件模塊化、設(shè)備模塊化、系統(tǒng)模塊化。
各模塊化逆變器之間直交流完全實(shí)現(xiàn)解耦，1.1MW逆變器模塊單元可以完全獨(dú)立運(yùn)行，與傳統(tǒng)的集中式逆變器相比，顆粒度更小。當(dāng)其中的一臺出現(xiàn)故障，不會影響其他單元的發(fā)電，影響面積大幅度降低；通過整機(jī)作為備件，可實(shí)現(xiàn)0.5天快速更換，大幅度節(jié)省了故障的閉環(huán)時(shí)間，減少因故障導(dǎo)致的發(fā)電量損失95%以上。
逆變器內(nèi)部采用分區(qū)設(shè)計(jì)，核心器件如風(fēng)扇、電容、IGBT均按照模塊化設(shè)計(jì)，當(dāng)設(shè)備只是局部故障時(shí)，只需要選擇器件更換，器件均采用通用化的模塊備件，即插即用，2人即可完成維護(hù)，無需專業(yè)人員，與傳統(tǒng)的運(yùn)維模式相比，減少維護(hù)時(shí)間70%以上。
“1+X”模塊化逆變器，采用1.1MW對應(yīng)1路MPPT。
以3.3MW子陣為例，模塊化逆變器MPPT路數(shù)為3路，高于傳統(tǒng)集中式逆變器的1路，在復(fù)雜地形下，發(fā)電量相對較高。
模塊化逆變器采用“智能聯(lián)控支架算法”，結(jié)合環(huán)境及逆變器發(fā)電數(shù)據(jù)，通過AI融合模型智能運(yùn)算，得出各不同天氣及場景下支架轉(zhuǎn)動的最佳角度，從而減少組件前后遮擋帶來的發(fā)電量損失。
眾所周知，當(dāng)前光伏發(fā)電系統(tǒng)一旦并網(wǎng)，站內(nèi)設(shè)備都將始終與電網(wǎng)保持連接，即無論是處于發(fā)電狀態(tài)，還是處于夜間或陰雨天待機(jī)狀態(tài)，升壓箱變等設(shè)備都要一直從電網(wǎng)取電耗能。
經(jīng)測算，一座100MW光伏電站，僅夜間待機(jī)25年將累計(jì)損耗電能800萬度，而這種損耗現(xiàn)象在我國各類光伏電站中普遍存在。
“1+X”模塊化逆變器首創(chuàng)“箱變節(jié)能”（智能中壓關(guān)斷）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過逆變器、集電線路上的斷路器、升壓變之間信息互通和算法控制，最終消除升壓變待機(jī)損耗，降低夜間箱變運(yùn)行損耗。
三、相對傳統(tǒng)組串式逆變器，每100MW可節(jié)省投資約1400萬
“1+X”模塊化逆變器，相對于傳統(tǒng)的組串式逆變器，每100MW大約可以節(jié)省約1400萬，主要包括以下幾方面：
1）支持1.1~8.8MW子陣設(shè)計(jì)，更優(yōu)子陣設(shè)計(jì)方案，節(jié)省系統(tǒng)的施工成本、變壓器成本、集電線路電纜等成本，BOS成本更低；
2）節(jié)省儲能設(shè)備投資。配置儲能已經(jīng)成為各地電網(wǎng)對光伏電站的強(qiáng)制要求。一般要求配置光伏電站規(guī)模的5%~20%，1~4小時(shí)。然而，當(dāng)前光伏電站內(nèi)配置儲能并沒有明確的收益模式。在此情況下，光伏+儲能在直流側(cè)耦合，是目前經(jīng)濟(jì)性非常好的一種解決方案。模塊化逆變器可以滿足不同需求的儲能組合設(shè)計(jì)，功率范圍兼容4%~95%，容量可以兼容1~4小時(shí)。
模塊化逆變器具備直流耦合功能，并預(yù)留儲能接口，無需單獨(dú)購買PCS，加裝20%儲能，每100MW可節(jié)省600萬元。
3）模塊化逆變器無功容量、響應(yīng)速度上滿足電網(wǎng)要求，無需增加SVG設(shè)備，每100MW可節(jié)省800萬元；
上述幾項(xiàng)合計(jì)，每100MW大約節(jié)約成本1400萬元，折合0.14元/W。
從前文的分析可以看出，模塊化逆變器通過器件端、設(shè)備端雙重模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)逆變器整機(jī)模塊化部署應(yīng)用，具備獨(dú)立性強(qiáng)，通用性高，可靈活擴(kuò)展等特點(diǎn)。每臺單機(jī)均為獨(dú)立模塊，同時(shí)支持多機(jī)并聯(lián)，可形成多種不同規(guī)模的子陣，建站更靈活，運(yùn)維更簡便。
同時(shí)，模塊化逆變器兼具組串式與集中式逆變器的雙重優(yōu)勢。將“1+X”模塊化逆變器將與組串式逆變器、傳統(tǒng)集中式逆變器設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對比，如下表所示。
通過“1+X”模塊化逆變器先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了投資更節(jié)省、發(fā)電量更多的目標(biāo)，且以靈活的功率組合，非常適合各類復(fù)雜地面及海上光伏電站。
專業(yè)分析機(jī)構(gòu)Wood Mackenzie在最新發(fā)布《Global solar PV inverter and MLPE landscape 2022》報(bào)告中認(rèn)為：
“1+X模塊化逆變器憑借組串式與集中式逆變器的融合優(yōu)勢，將引領(lǐng)光伏電站發(fā)展進(jìn)入新紀(jì)元，成為未來逆變器發(fā)展的重要方向！”
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