集中式逆变器和组串式逆变器选型之比较

前言：国家能源局下放通知，2014年国内光伏新装总容量达14G，其中分布式8G，地面电站6G。分布式光伏电站将迎来一个前所未有的发展机会。国家电网对分布式光伏电站要求如下：单个并网点小于6MW，年自发自用电量大于50%；8KW以下可接入220V；8KW-400KW可接入380V；400KW-6MW可接入10KV。根据逆变器的特点，光伏电站逆变器选型方法：220V项目选用单相组串式逆变器，8KW-30KW选用三相组串式逆变器，50KW以上的项目，可以根据实际情况选用组串式逆变器和集中式逆变器。

逆变器方案对比：

集中式逆变器：设备功率在50KW到630KW之间，功率器件采用大电流IGBT，系统拓扑结构采用DC-AC一级电力电子器件变换全桥逆变，工频隔离变压器的方式，防护等级一般为IP20。体积较大，室内立式安装。

组串式逆变器：功率小于30KW，功率开关管采用小电流的MOSFET，拓扑结构采用DC-DC-BOOST升压和DC-AC全桥逆变两级电力电子器件变换，防护等级一般为IP65。体积较小，可室外臂挂式安装。

系统主要器件对比：

集中式逆变器：光伏组件，直流电缆，汇流箱，直流电缆，直流汇流配电，直流电缆，逆变器，隔离变压器，交流配电，电网。

组串式逆变器：组件，直流电缆，逆变器，交流配电，电网。

主要优缺点和适应场合：

1、集中式逆变器一般用于日照均匀的大型厂房，荒漠电站，地面电站等大型发电系统中，系统总功率大，一般是兆瓦级以上。

主要优势有：

(1)逆变器数量少，便于管理；

(2)逆变器元器件数量少，可靠性高；

(3)谐波含量少，直流分量少电能质量高；

(4)逆变器集成度高，功率密度大，成本低；

(5)逆变器各种保护功能齐全，电站安全性高；

(6)有功率因素调节功能和低电压穿越功能，电网调节性好。

主要缺点有：

(1)直流汇流箱故障率较高，影响整个系统。

(2)集中式逆变器MPPT电压范围窄，一般为450-820V，组件配置不灵活。在阴雨天，雾气多的部区，发电时间短。

(3)逆变器机房安装部署困难、需要专用的机房和设备。

(4)逆变器自身耗电以及机房通风散热耗电，系统维护相对复杂。

(5)集中式并网逆变系统中，组件方阵经过两次汇流到达逆变器，逆变器最大功率跟踪功能(MPPT)不能监控到每一路组件的运行情况，因此不可能使每一路组件都处于最佳工作点，当有一块组件发生故障或者被阴影遮挡，会影响整个系统的发电效率。

(6)集中式并网逆变系统中无冗余能力，如有发生故障停机，整个系统将停止发电。

2、组串式逆变器适用于中小型屋顶光伏发电系统，小型地面电站。

主要优势有：

(1)组串式逆变器采用模块化设计，每个光伏串对应一个逆变器，直流端具有最大功率跟踪功能，交流端并联并网，其优点是不受组串间模块差异，和阴影遮挡的影响，同时减少光伏电池组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，最大程度增加了发电量。

(2)组串式逆变器MPPT电压范围宽，一般为250-800V，组件配置更为灵活。在阴雨天，雾气多的部区，发电时间长。

(3)组串式并网逆变器的体积小、重量轻，搬运和安装都非常方便，不需要专业工具和设备，也不需要专门的配电室，在各种应用中都能够简化施工、减少占地，直流线路连接也不需要直流汇流箱和直流配电柜等。组串式还具有自耗电低、故障影响小、更换维护方便等优势。

主要缺点有：

(1)电子元器件较多，功率器件和信号电路在同一块板上，设计和制造的难度大，可靠性稍差。

(2)功率器件电气间隙小，不适合高海拔地区。户外型安装，风吹日晒很容易导致外壳和散热片老化。

(3)不带隔离变压器设计，电气安全性稍差，不适合薄膜组件负极接地系统，直流分量大，对电网影响大。

(4)多个逆变器并联时，总谐波高，单台逆变器THDI可以控制到2%以上，但如果超过40台逆变器并联时，总谐波会迭加。而且较难抑制。

(5)逆变器数量多，总故障率会升高，系统监控难度大。

(6)没有直流断路器和交流断路器，没有直流熔断器，当系统发生故障时，不容易断开。

(7)单台逆变器可以实现零电压穿越功能，但多机并联时，零电压穿越功能、无功调节、有功调节等功能实现较难。

组串式20KW逆变器和集中式500KW逆变器比较

推荐配置

作者简介：刘继茂，深圳晶福源市场部业务员，哈尔滨工业大学电力电子研究生，2008年开始从事逆变器研发和光伏系统设计工作。研究过国内外100多个光伏电站运行情况，主要研究方向是从系统配置和逆变器设计方面出发，如何提高光伏电站发电量和电站运行寿命。