（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司& 浙江杭州& 311122）
&&&&&&& 摘要：逆变器是光伏发电的核心设备，它将光伏组件产生的直流电转换为标准的交流电。逆变器的品质好坏决定了发电效率的大小。逆变器性能的各项技术指标主要包括：输入直流电压的范围、输出功率、输出波形、最大功率点跟踪、额定容量，输出功率因数，额定输入电压，电流，电压调整率，总谐波畸变率等。本文针对集中式逆变器、组串式逆变器和集散式逆变器三种逆变器进行了对比分析。
&&&&&&& 关键词：集中式逆变器；组串式逆变器；集散式逆变器；对比
&&&&&&& 目前光伏电站投入应用的三种型式的逆变器分别为集中式逆变器、组串式逆变器和集散式逆变器。
&&&&&&& 1.1原理对比
&&&&&&& 上述三种逆变器的应用型式对比如下：
&&&&&&& (1)集中式逆变器
&&&&&&& 每个逆变器1个MPPT追踪单元。暨1MW单元2个MPPT单元。
&&&&&&& 电气系统接线流程：
&&&&&&& 集中式逆变器技术成熟，目前被大规模应用在大型地面电站中，产品故障率在合理范围，且从目前运行经验来看主要故障元件是交流输出侧的电容，该元件损坏主要原因来自电网的电能质量不稳定，谐波大导致元件过频繁启动甚至超负荷工作所致。
&&&&&&& (2)组串式逆变器
&&&&&&& 每个逆变器3个MPPT追踪单元，每个1MW单元约36台逆变器，总计108个MPPT单元。
&&&&&&& 电气系统接线流程：
&&&&&&& 组串式逆变器因容量小、价格高，主要应用在小型光伏电站和屋顶分布式电站，近几年也被应用于大型山地或坡地的地面电站，技术较成熟。因运行时间不长，目前故障率不高，整体运行水平良好。主要故障隐患也是逆变器中的滤波电容，该电容采用PCB板整体封装工艺，封装于逆变器内，无法单独拆换，如果发生故障需替换整个逆变器。
&&&&&&& (3)集散式逆变器
&&&&&&& 每个逆变器接12个智能汇流箱，每个智能汇流箱4个MPPT单元，总计48个MPPT追踪单元。暨1MW单元48个MPPT单元。
&&&&&&& 电气系统接线流程：
&&&&&&& 集散式逆变器技术由国外引进， 2013年底开始通过在部分地面电站进行改造实验的方式进行应用，2014年总装机规模在100~200MW之间。在国外研发之初集散式逆变器因价格过高、MPPT前置后汇流箱散热等问题而导致应用失败。目前国内厂家把价格降了下来，但装有MPPT的汇流箱因设计有负责DC/DC转化的斩波电路，发热量较大，散热问题是否解决仍待实践检验。逆变器的主要故障因数和故障率因应用时间不长暂无数据。
&&&&&&& 从原理上说，集散式逆变器将原集中式逆变器所承担的MPPT最大功率追踪功能前置到了汇流箱环节，同时增加了MPPT的数量，在吸收组串逆变器多MPPT追踪能力的基础上，积聚了集中式逆变器的优点。
&&&&&&& MPPT算法的功能是通过最大功率追踪算法，寻找出控制范围内所有光伏组件的最佳功率值，使连接的光伏组件达到发电功率的极大值，追求发电量达到最优。
&&&&&&& 相同数量光伏组件情况下，MPPT数量越多，越能够将光伏组件因场地条件、施工水平、设计合理性等方面造成的差异体现出来，弥补相关缺陷。
图3集散式逆变器直流侧接线图
&&&&&&& 由上面三个图对比可知，三种方案设备的不同主要在从汇流箱/组串逆变器开始到升压变压器为止的部分。因此对三种方案的技术经济性比较以比较上述之间的部分为主。
&&&&&&& 1.2设计方案对比
&&&&&&& 1.电气设备对比
&&&&&&& (1)以某光伏发电项目为例，对使用下面三种逆变器的电气设备和线缆用量进行了统计如下:
&&&&&&& 项目装机按20MW设计，设备布置、逆变器位置、开关站位置保持统一
&&&&&&& 三种型式的设备材料使用如表1，他们之间价格比较如表2，他们之间详细的概算表参见附表1(附表中逆变器价格水平参考目前最新价格):
&&&&&&& 集散式逆变器方案比集中式逆变器方案总价便宜约0.95%，在逆变器和汇流箱价格上偏贵，主要价格差距在变压器上，根据概算价格双分裂型变压器比双绕组型变压器价格约高出38%。
&&&&&&& 组串式逆变器方案比集中式逆变器方案总价贵约14%，首先在逆变器价格上组串式逆变器高出集中式逆变器约50%，其次在变压器价格上组串式逆变器方案也选用双绕组变压器，较集中式逆变器方案选用的双分裂变压器便宜38%。因此最终组合总价仅高出14%。
&&&&&&& 如将电缆线路计入对比总价，将进一步扩大了集散式逆变器方案的价格优势。集散式逆变器方案能够获得价格优势的关键点在：
&&&&&&& a.集散式逆变器方案选择了常规的双绕组变压器；
&&&&&&& b.集散式逆变器汇流箱输出电压提高，相同线损条件下，选择的电缆线径变小，降低了总的成本；
&&&&&&& C.MPPT单元前置和增加的成本并未有明显增加。
&&&&&&& 2.发电效果对比
&&&&&&& (1)某逆变器厂家在西部大型地面电站做过针对组串式逆变器和集中式逆变器发电量的对比如图4。
图4某品牌组串逆变器一天发电量对比图(有阴影遮挡前提下)
&&&&&&& 此对比是在有阴影遮挡的情况下获得的数据，数据可以看出在早晚，部分光伏组件被遮光的情况下，组串逆变器可以获得较好的发电量，提升发电量约占总电量的5%(按图中发电曲线覆盖面积)。
&&&&&&& 但此实验是针对有阴影遮挡的情况，如果光伏电站设计合理，阴影遮挡较小或没有，那么组串对发电量的提升效果并没有这么明显。
&&&&&&& 从发电量图中可以看出在不遮阴的情况下（图中10:45~16:45时间段）组串式逆变器并不能提高发电量，其发电功率和集中式逆变器基本无差别。
&&&&&&& (2)某逆变器公司针对集散式逆变器和集中式逆变器的比对，表明必须分别把有遮挡的组件连成串、无遮挡的组件连成串才能有效提高早晚有阴影遮挡时的发电量，否则效果不明显。如图5
图5某品牌集散式逆变器对比效果图
&&&&&&& 通过实验分析表明，在有遮挡的情况下集散式逆变器对比集中式逆变器可以提高2%~3%的发电量；针对大型地面电站，相同的组串方阵排布情况，可以带来约1%的发电量提升
&&&&&&& (3)某光伏企业在北方某电站对集散式逆变器和集中式逆变器的发电量进行了对比，通过31天数据的累积获得如表6所示的结果，其中20#单元是集散式逆变器，所在地形地势和19#单元基本相同，略差于18#单元；但20#单元光伏组串比19#单元少4串和18#单元相同。因此比较采用了3个单元共同比较的形式。
&&&&&&& (4)通过上述案例的分析对比，
&&&&&&& 在优化设计和理论条件下，集中式逆变器已经能够满足优良电站的设计要求，但由于大型地面电站受制于地形高低、方向的不同，设计时阴影遮蔽计算的不足，施工时施工水平的限制等多种条件，导致同一逆变器所连接的光伏组串差异极大。
&&&&&&& 如果1MW单元仅2个MPPT追踪单元，无法达到发电功率的极大值，发挥出最大的发电效率；因此有必要增加MPPT单元，尽可能的使不同高低、不同朝向的光伏组件分别接入不同的MPPT单元，减少同一MPPT单元内光伏组件的差异，从而最大的发挥更大的发电效率。
&&&&&&& 针对有阴影遮蔽、有地形差异的光伏电站，集散式逆变器和组串式逆变器都能够提升阴影遮蔽时的发电量，同时多个MPPT确实能够提升有地形差异的电站的发电量。综上所述，集散式逆变器或组串逆变器能够使地形复杂的地面电站提升发电量约1~3个百分点。集散式逆变器和组串逆变器提升发电量的方法在原理上无本质区别。
&&&&&&& 发电量能有提升主要影响因数有：
&&&&&&& a.组件间有阴影遮挡
&&&&&&& b.组件布置间有朝向、倾角等差异。
&&&&&&& 1.4结论建议
&&&&&&& 综上所述，本文认为在朝向一直，地面平缓，且设计合理阴影遮挡影响小的地面电站采用集散式逆变器还是集中式逆变器主要取决于两个方案的价格水平。
&&&&&&& 对地形复杂的山地、坡地等类型地面电站和设计时未充分考虑阴影遮挡的地面电站采用集散式逆变器或组串式逆变器的效果基本一致，选用何种逆变器主要取决于相同朝向、地势特点的光伏组串区域大小和价格水平。若相同朝向和地势特点的区域较大可选用集散式，若较小可选用组串式。
[1]李相华.浅析组串式和集中式逆变器安全可靠性[J].太阳能.2015(06).
[2]孔令国,蔡国伟.大规模并网光伏电站的逆变器控制方法研究[J].电力系统保护与控制.2013(22).
[3]孙庆.组串式与集中式光伏电站安全对比分析[J].太阳能.2015(08).
&曾庆锋（1985.11-），男，江西赣州人，中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，工程师，单位：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司。
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逆变器的多重保护措施 是光伏电站安全重要保障
逆变器里面的交流接触器，直流断路器，交流断路器安装地方不同，功能也不一样，交流接触器承担常规性的开机关机动作，一般要先把功率降下来，交流接触器才动作。
　　OFweek讯：包括组件、支架、汇流箱、配电柜、、电缆等配件，其中只能逆变器有大脑&CPU&，具备主动检测和预防功能，当电网发生故障或者组件发生故障，逆变器通过电流传感器和电压采样，大脑&CPU&作出判断，指示&执行机构&接触器或者断路器断开，以保护人身、电网、设备的安全。　　逆变器里面的交流接触器，直流断路器，交流断路器安装地方不同，功能也不一样，交流接触器承担常规性的开机关机动作，一般要先把功率降下来，交流接触器才动作。直流断路器主要作用是断开组件和逆变器之间的连接，当组件或直流电缆发生短路、接地；逆变器母线电容，IGBT发生短路，必须要断开直流开关。　　从安全的角度出发，逆变器输入直流开关和交流开关均采用塑壳断路器，断路器有自动过流和短路保护功能，在逆变器出现短路故障时，能及时使正负极分开，切断电网和逆变器的联系。　　现在有些逆变器为了降低成本，采用了负荷开关加熔断器的方式替代断路器，给电网和带来了极大的隐患。　　因为组件的短路电路是额定电流的1.06倍左右，而熔断器的最少熔断电流是额定电流的1.2倍以上，所以当逆变器发生短路故障时，直流熔断器根本就不会熔断，太阳能组件产生短路。如果不及时处理，可能会发生火灾。　　因此，选择一个好的逆变器及其多重保护，是安全重要保障。
责任编辑：rita
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　　经常有人问小编，怎么大品牌的家用光伏系统都那么贵，要十块左右一瓦？为什么有的就能卖到6块钱一瓦呢？小编在这里认真的讲给大家听，靠谱的家用光伏系统为什么是这个价钱。希望大家认真看看，仔细选择，避免上当，避免投资受损。
　　大家都知道，家用光伏系统是由光伏组件、逆变器、配电箱、支架、线缆等部件构成。很多人在安装家用光伏系统时只关注了组件，其实这五大部件哪一个品质不好，都会影响收益，严重的甚至可能造成财产损失甚至人身伤亡！
　　下面咱们来一个一个的说。
　　一、组件：
　　组件是整个光伏系统中最核心的发电部位，组件的好坏决定了光伏系统的收益。下面小编给大家介绍一下垃圾系统中组件出现的几种情况：
　　1、换等级：光伏组件有一个说法就是ABC等级组件，其实无所谓A、B、C、Q1、Q2、Q3都是对组件等级进行了一个质量划分，显而易见，最好的是A或者Q1。区别在与电池片品质，以及组件封装过程中的质量。这些不可靠的经销商和集成商绝对不会告诉你，你买的是降级组件。而且降级组件一般老百姓是无法用肉眼来识别的。
　　2、换功率：你买的260w的组件，如果不靠谱的系统集成商用245w的组件，换贴给你，这15w的损失，你几乎没有任何办法控制和查到。因为光伏系瞬时输出性能达到输入功率的概率并不上很高。
　　刚刚打开微信，看了一下每天都很活跃的光伏群，看到了这样一幕...
　　组件的差别，直接导致成本超过两元的浮动，一些不可靠的系统集成商、经销商一定会想方设法的再这里动脑筋。而这时，作为消费者的你，能做的就是寻找可靠的经销商和集成商。
　　二、配电箱：
　　好的配电箱成本可能6毛钱一瓦，质量不好的可能便宜到500块钱一台。但两者有什么差别呢？
　　好的配电箱能保证产品符合国网要求，而且会有3C等权威认证。而质量不好的配电箱，有可能没有检压合闸和欠失压脱扣功能，这会造成反送电--即电网停电的情况下，万一逆变器质量也不好，光伏系统仍然带电工作，就可能造成光伏系统的反送电给国家电网，万一此时电网上有工作人员在检修，则可能造成触电事故，严重的造成人员伤亡！
　　钱重要还是命重要？
　　下图是两张配电箱对比图，请小伙伴们自行感受一下 。。。
　　三、支架与配重
　　1、支架：好的支架钢结构厚度符合标准要求，基本厚度能等于或大于2.2mm，抗腐蚀性和抗风性能强，也能保证25年的使用寿命。而便宜的支架可能连2mm厚度都没有，抗腐蚀性和抗风性能自然差，就算您所在的地方没有沙尘暴、没有台风，大多时候风平浪静，但光伏系统常年在外风吹日晒，抗腐蚀性能差的话，万一哪一天支架腐蚀坏了而没有检查出来，造成组件坠落，也是得不偿失；即使组件没掉，但腐蚀的支架会造成组件倾角发生变化，减少系统发电量，让你的收益受损。
　　2、配重：一套家用光伏系统的配重，一般使用水泥压块。而水泥压块的大小、重量都是由专业的技术人员根据现场情况，设计图纸来确定的。但水泥压块会增加一部分成本，导致一些不靠谱的经销商和集成商根本不会采用这种经过行业内专业技术人员反复推敲、论证出的方法。直接用膨胀螺栓把支架固定在了水泥屋顶上了......不知道他们有没有考虑到屋顶防水的问题？不知道他们有没有考虑到一根根的膨胀螺栓随着时间的流逝，会不会腐蚀生锈松动，最终导致整套系统坠落的问题？如果只是系统坠落，财产损失还好，一旦砸到小朋友怎么办？就算砸不到小朋友，砸到那些花花草草的也不好嘛......
　　下面给大家贴两张图，小伙伴们自行感受一下。。。。。。
　　一般来说，好支架和坏支架的价差在2-3毛之间/瓦，还是请小伙伴们睁大双眼，选择优质的经销商和集成商吧！
　　四、线缆
　　线缆不起眼，却最容易被做手脚。光伏系统常年经受风吹雨淋，因此要求直流电部分要用防紫外线、防老化的光伏直流线缆，这样才能保证线缆的使用寿命和防腐蚀性。但这种线缆成本高，所以不靠谱的经销商、集成商就会选择普通线缆来安装，而且有甚者连穿线管都不使用，这会造成线缆最外的保护层两三年就被腐蚀坏了。保护层损坏线缆内部铜线就会暴露在外，这样会产生漏电，甚至引发火灾！
　　小伙伴们再感受一下，来上图！
　　五、售后服务
　　自己攒一套系统，或者从不靠谱的经销商、集成商那里安装一套便宜的系统，虽然初始投资减少了，但一来系统内各部分产品质量无法保证，自然也就无法保证长期受益：二来无法享受到靠谱的售后服务和运维服务。就算咱家买台彩电，空调啥的，没售后服务咱还不放心呢。更何况造价几万元到十几万元的一套专业性极强的家用光伏系统呢？
　　在以后的日子里，如果没有专业的技术人员指导，自己研究耗费精力不说，如果操作不当引发事故，收益减少还是小的，造成人员伤亡，那就得不偿失了！
　　综合上述几项来看的话，单是组件、配电箱、支架、逆变器等，好产品和劣质产品的价差都达到3.2/瓦了，这还不算线缆和售后服务这两部分，而售后有多重要，我想小编不说，小伙伴们也能体会到吧！
　　现在大家知道为什么市场上家用光伏系统的价格差异会如此之大了吧！大家如果想长期受益有保证，后期运维省心省力，还是睁大眼睛，选择靠谱的经销商、集成商、选择靠谱的设计安装公司吧！
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