人類早已意識到化石能源日益枯竭的問題，所以加快了對可再生能源利用的腳步。這幾年全球的光伏電站如雨后春筍般崛起，呈爆炸性增長。而逆變器作為光伏電站中電流變換（DC->AC）的關(guān)鍵設(shè)備，除了穩(wěn)定性，其轉(zhuǎn)換效率也受到了高度關(guān)注。而現(xiàn)在普遍逆變器廠家的逆變器轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)做得很高了，由于電子器件的限制，逆變器的轉(zhuǎn)換效率想再往上提高已經(jīng)變得非常困難，那么，能否換一種思路，在解決方案上提升電站的效率？禾望集散式智能逆變系統(tǒng)正解決了這一難題。

    一、傳統(tǒng)方案的局限 — 單路MPPT，傳輸電壓低

    電站采用傳統(tǒng)方案，一般是以1MW為一個發(fā)電單元，即1MW功率的光伏組件，經(jīng)過匯流，連接到2臺500kW功率的逆變器，最后接1臺1000kVA的箱式變壓器升壓，把電能送到升壓站并入電網(wǎng)。

傳統(tǒng)集中式MW級光伏并網(wǎng)單元拓撲圖

    傳統(tǒng)方案存在著一定的局限性。

    1、傳統(tǒng)的500kW逆變器只有1路或2路MPPT，易受現(xiàn)場各種復雜情況的影響，導致MPPT跟蹤曲線出現(xiàn)多個波峰，逆變器工作在哪個波峰的電壓下都會造成發(fā)電量的損失。

    陰影遮擋便是其中一個范例。因為光伏組件在地面大面積的鋪開，難免會受到天空云朵的遮擋形成陰影，而這一遮擋造成在此發(fā)電單元的逆變器跟蹤的MPPT曲線不能真正跟蹤到光伏組件的最大功率點電壓，從而使得光伏組件無法最大程度地出力發(fā)電，造成發(fā)電損失（美國能源局實驗結(jié)果顯示：3%的陰影遮擋都可能導致25%的發(fā)電效率損失）。

    地形復雜的電站項目，如在西南的云南等地，光伏電站項目地點多為山地，1MW發(fā)電單元所布置的光伏組件其朝向、傾角等很可能參差不齊，這時也會由于單路MPPT跟蹤導致光伏組件發(fā)力不全。

    電站使用光伏組件特性不一樣，單路MPPT也會由于組件失配導致發(fā)電量損失。

    2、傳統(tǒng)的500kW逆變器的輸出電壓一般270Vac/315Vac。眾所周知，低壓傳輸會產(chǎn)生較大的線損，如果直接提高輸出電壓，則會導致新的問題，即：逆變過程中，輸入電壓和輸出電壓存在著一定的倍數(shù)關(guān)系，輸出電壓提高則會直接導致MPPT的范圍縮窄，導致發(fā)電量損失。

    二、方案簡介 

    禾望集散式智能光伏并網(wǎng)解決方案是將逆變器、光伏控制器、監(jiān)控系統(tǒng)集于一體的整體光伏并網(wǎng)解決方案，可實現(xiàn)節(jié)省系統(tǒng)初始投資，提高系統(tǒng)發(fā)電效率，增加投資回報率的多重目的。

禾望集散式智能光伏——1MW單元系統(tǒng)圖

    集散式智能光伏并網(wǎng)解決方案有效結(jié)合了傳統(tǒng)集中式大機及組串式小機兩種方案的優(yōu)勢，具有獨特設(shè)計理念：

    （1）多路MPPT；

    （2）提升交直流側(cè)端口電壓，降低傳輸損耗；

    （3）實現(xiàn)集中逆變并網(wǎng)。

    多路MPPT：禾望集散式智能光伏并網(wǎng)解決方案，將傳統(tǒng)集中式逆變器單路MPPT分散至其前端的光伏控制器，實現(xiàn)每2~4路PV組串對應(yīng)1路MPPT，模塊化設(shè)計，獨立跟蹤，高精度、高可靠，從而降低遮擋、灰塵、組串失配的影響，提高系統(tǒng)發(fā)電量2%。詳見表1：

表1：傳統(tǒng)集中式方案與禾望集散式方案MPPT對比

    提升交直流側(cè)端口電壓，降低傳輸損耗：集散式方案逆變器輸入輸出電壓均實現(xiàn)提升，交流輸出側(cè)，從傳統(tǒng)的270/315V提高到520V，直流輸入側(cè)，由傳統(tǒng)的400~800V波動電壓提高到穩(wěn)定的820V。因此在同等運行條件下，集散式方案對應(yīng)的傳輸損耗比集中式的大幅下降。

    另外，就逆變器自身損耗而言，集散式方案1MW逆變器的輸出電流與傳統(tǒng)集中式的500kW逆變器近似，其損耗也與一臺傳統(tǒng)500kW逆變器近似。從而總體1MW逆變器的損耗大幅下降，對比詳見表2：

表2：傳統(tǒng)集中式方案與禾望集散式方案損耗對比

    注：損耗對比以傳統(tǒng)方案作為參照。

    小結(jié)：相比傳統(tǒng)集中式方案，集散式方案在交直流電纜傳輸損耗、逆變器發(fā)熱損耗環(huán)節(jié)降低了1%以上。

實現(xiàn)集中逆變并網(wǎng)：除了對初始投資和發(fā)電量的關(guān)注，隨著電站存量規(guī)模的增加，光伏電站對電網(wǎng)的影響越來越大，如何較好的適應(yīng)電網(wǎng)、滿足電網(wǎng)的調(diào)度、夜間無功補償、減小諧波污染、實現(xiàn)低（零）電壓穿越等也是需要充分考慮的，禾望集散式智能光伏系統(tǒng)采用單機容量1MW逆變器實現(xiàn)集中逆變并網(wǎng)，完全滿足電網(wǎng)相關(guān)要求，實現(xiàn)電網(wǎng)友好性目標。

    結(jié)論：綜合上述分析，集散式方案通過系統(tǒng)優(yōu)化及合理的軟硬件設(shè)計，可提高系統(tǒng)整體發(fā)電效率3%，約合每年多發(fā)5萬度/MW。

    三、方案技術(shù)優(yōu)勢與價值 

    相比傳統(tǒng)集中式的光伏電站，禾望集散式智能光伏方案具有減少系統(tǒng)投資，提高系統(tǒng)發(fā)電量等一系列優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

    1、減少系統(tǒng)投資

    集散式方案從整個光伏系統(tǒng)的角度，通過合理設(shè)計，相比傳統(tǒng)集中式方案，從直流電纜至35kV箱變及土建等環(huán)節(jié)均實現(xiàn)了節(jié)省投資的目的。

表3：傳統(tǒng)集中式方案與禾望集散式方案系統(tǒng)投資對比

    另外，集散式方案可提高發(fā)電量3%，在同等發(fā)電量的情況下，集散式比集中式節(jié)省系統(tǒng)投資0.24元/W（此處按照電站目前EPC造價8元/W計算）。即同等發(fā)電量情況下初始投資更低。

    小結(jié)：相比集中式方案，集散式方案在箱變、交直流電纜及土建方面的初始投資成本，可節(jié)省5~7萬元/MW.

    2、高投資回報率

    采用集散式方案，相比傳統(tǒng)集中式方案，可顯著增加電站運行收益，從而大大提高投資回報率（下圖以50MW電站為例分析）。即實現(xiàn)高效率=高投資回報率的目的。

    小結(jié)：相比傳統(tǒng)集中式方案，集散式方案具有更高的投資回報率。

    3、高智能易維護

    集散式方案采用更強的處理器，增加動態(tài)MPPT學習與優(yōu)化功能， PV組件短路、開路和衰減預報功能，以及內(nèi)部電弧檢測功能，更易進行故障精確定位和維護。同時采用模塊化、歸一化設(shè)計理念，從而實現(xiàn)電站的智能化檢測，達到易于安裝維護的目的。

     4、高可靠性

    具有專利技術(shù)的逆變器防塵設(shè)計，采用離心風機，通過獨立風道將逆變器熱量帶走，并對IGBT功率驅(qū)動等核心部件進行單獨防塵設(shè)計。另外，直流母線電容采用純薄膜電容，完全滿足25年設(shè)計使用壽命要求。

    5、良好的電網(wǎng)適應(yīng)性

優(yōu)化的控制算法，確保逆變器在諧波、三相不平衡、多機并聯(lián)諧振等均滿足電網(wǎng)要求，同時滿足電網(wǎng)無功調(diào)度、零電壓穿越等并網(wǎng)要求。

    6、防PID效應(yīng)。

具有專利技術(shù)的防PID效應(yīng)，極大地降低PV組件因PID問題帶來的發(fā)電效率衰減，從而提高系統(tǒng)發(fā)電量。 

    7、環(huán)境友好性。

光伏控制器無風扇，純薄膜電容設(shè)計，IP65防護等級，滿足環(huán)境友好性要求。

    結(jié)論：禾望集散式智能光伏并網(wǎng)方案通過提升系統(tǒng)交直流端口電壓、降低線損等傳輸損耗、采用多路MPPT技術(shù)，減小組件各種失配損失，提高發(fā)電量3%對應(yīng)每MW給客戶每年多收益5萬元，同時在箱變、交直流電纜及土建方面每MW為客戶節(jié)省初始投資5~7萬元，最終為用戶提供性價比最優(yōu)的光伏并網(wǎng)解決方案。