光伏领跑者逆变器选型白皮书

2016-08-16 12:47:18 太阳能发电网
2016年新光伏领跑者计划不仅强调了技术先进性,还增加了竞价上网的内容,对光伏领跑技术基地采用招标、优选等竞争性比选方式配置项目资源。将电价作为主要竞争条件,这要求投资主体在保证技术先进性的前提下具备价格优势。对于光伏设备制造企业,只有加大技术创新来降低度电成本,才能在领跑者竞争中脱颖而出,最终促成平价上网光伏梦。
 
  1.4 各领跑基地安装环境特点

  不同领跑基地光伏电站规划容量及安装环境特点如表1所述。

表1 光伏领跑技术基地概述

  2 “因地制宜,科学设计”——光伏领跑者项目之逆变器选型指南

  2.1 “因地制宜,科学设计”选型纲领

  因地制宜,科学设计——即根据光伏电站所处环境和电网接入要求,合理选择逆变器,满足电站建设方、投资方、运营方以及电网等相关多方在高效、安全、智能和友好方面的价值需求,使得各方共同利益最大化,促进光伏行业健康、有序发展。光伏领跑者电站建设规模较大,安装环境复杂,电网友好性要求高,因此,结合各类型逆变器的特点,一般采用集中式逆变器或组串式逆变器。

  集中式逆变器:主要特点是单机功率大,每瓦系统成本低,设备数量相对少,后期运维方便,运维成本低,可靠接受电网调度,接入电网更友好。因此在全球5MW以上容量的大型电站中使用率为98%。目前国内的主流机型以500/630kW为主,功率、电压等级和集成度不断提高,集成升压变压器和环网柜的应用需求不断增多。欧洲及北美等地区主流机型单机功率1MW甚至更高,德国SMA公司今年推出了单机功率5MW、集成中压变压器的一体化解决方案。

  组串式逆变器:单机功率在2.5~100kW之间。主流机型单机功率30~60kW,单个或多个MPPT,一般为6-20kW一路MPPT。该类逆变器每瓦系统成本相对较高,由于单机功率小,具有多路MPPT,因此主要用于复杂山丘、农业大棚等电站。

  根据平坦地面电站、水面电站、复杂山丘电站安装环境特点,根据“因地制宜,科学设计”的逆变器选型理念,给出不同电站的推荐方案如表2所示。

表2 光伏电站类型及适用逆变器方案

  2.2 平坦地面电站——集中式方案优势明显

  (1)集中式初始投资节省0.22元/W,度电成本LCOE降低2分/kWh

  光伏领跑者基地投资主体评分标准中电价水平占总分值的30%左右,是占比最大一块,因此电站建设除了关注技术先进性指标外,需更加注重投资成本及光伏电站生命周期内LCOE(Levelized Cost of Electricity, 度电成本)。分析显示,集中式1.25MW比1.6MW组串式方案初投资节省约0.22元/W,100MW可节省2200万。以阳泉50MW电站为例,1.25MW集中式比1.6MW组串式方案,系统度电成本LCOE降低2分/kWh左右,内部收益率IRR提升0.7%。

图4 1.25MW集中式与1.6MW组串式方案投资收益对比

  (2)多个实际电站运行结果表明:平坦地面电站,集中式和组串式发电量持平

  选取运行时间长达一年以上的多个实际电站,进行发电量数据对比,发现在安装面平坦、组件朝向一致、无遮挡的电站,集中式与组串式方案发电量持平,如表3所示。
表3 实际电站集中式与组串式方案发电量对比(发电量取自35kV侧电表)

  (3)100MW电站,集中式25年运维成本节省超1000万元

  通过对比集中式和组串式方案在100MW电站的运维数据可以看出,发电量损失二者相当。由于组串式成本高,设备数量多,因此维护成本集中式更低。同时,百MW级大规模电站占地面积大,逆变器安装分散,维护人员花在路途上的时间将远高于进行设备更换的时间,且需要投入更多运维人员,运维人力成本高。

表4 集中式和组串式运维费用对比(100MW电站,假设0.5%的逆变器故障率计算)

  (4)集中式方案设备数量减少10倍以上,电网接入更友好

  各领跑者项目基地规划电站容量均500MW以上,电站规模较大,因此,在调度响应、故障穿越、限发、超发、平滑、谐波限制、功率变化率、紧急启停等方面都有严格要求。相同容量电站,组串式逆变器数量是集中式的10倍以上,且集中式逆变器单机功能强大,通讯控制简单,能够穿越故障的概率远大于组串式逆变器。集中式逆变器台数少,可快速实现闭环控制,组串式方案数量多存在调度可靠性的风险。

图5 集中式与组串式方案调度响应对比

  实际应用案例。集中式解决方案不断发展,从最初的集中式逆变器加配电房,发展到以集装箱为载体的箱式逆变器,再到集成中压系统的箱式中压逆变器,整体方案不断成熟完善。集中式逆变器已广泛应用于高温、低温、高海拔、沙漠、沿海等各种恶劣环境中。

图6 平坦地面电站应用案例


作者:严信 来源:阳光电源 责任编辑:dongyiqiang

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