隨著城鎮(zhèn)化進程的加快和光伏事業(yè)的迅猛發(fā)展，目前在國內(nèi)，日照較好、開闊平整的有利建站用地非常稀缺，依托山地、丘陵地形建站成為更常見的選擇。山地、丘陵地面起伏不平、朝向各異、可安裝的面積大小不同、相對零散，這對逆變器的方案設(shè)計和技術(shù)要求相對較高，傳統(tǒng)的集中式逆變器解決方案面臨巨大挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)集中式方案遇阻

傳統(tǒng)集中式方案，電站通過直流匯流箱將光伏組件的直流電匯集至集中逆變器，經(jīng)箱變升壓后送到電網(wǎng)，每500KW方陣的電池板的輸出功率依賴于集中式逆變器的一路MPPT來跟蹤。那么，針對山地或丘陵類項目，傳統(tǒng)的集中式設(shè)計會碰到那些問題呢?

電池板朝向各異

山地項目中，由于地區(qū)地形復(fù)雜，平地很少，無法做土地平整，朝向正南的地形也有限，因此為保證容量必須充分利用東南、西南坡以及東向、西向坡。此時電池板的安裝朝向無法完全朝南布置。若一個500KW方陣的電池板使用一路MPPT來跟蹤，會損失一定的發(fā)電量。

圖1 某山地項目-電池板朝向各異

局部遮擋

山地項目中，由于地形、地勢的限制，各個組件之間的安裝間距，安裝角度各異，一天中一定時間內(nèi)不可避免會產(chǎn)生局部遮擋，特別是早晚時刻太陽高度角較低的時候，或者出現(xiàn)一些植被遮擋一些電池片。一個500KW方陣的電池板使用一路MPPT來跟蹤，會損失一定的發(fā)電量。

圖2 某山地項目-組件局部遮擋

需要各種容量的逆變器匹配方陣

山地項目中，由于地形、地勢的限制，各個光伏方陣容量差異很大，從幾百千瓦到1MW甚至更多，每個區(qū)域又有若干小單元組成，使用傳統(tǒng)500kW集中式逆變器，會不可避免出現(xiàn)超配，欠配的情況，對系統(tǒng)壽命、發(fā)電量都有影響。

不同組件到匯流箱距離差異很大，影響發(fā)電量的同時也影響系統(tǒng)安全性

實際山地項目中，由于地形、地勢的限制，各個組件之間的安裝間距各異，此時各組件匯總到直流匯流箱的距離有很大的不同，組件之間會產(chǎn)生較大的電壓差，即影響發(fā)電量又影響系統(tǒng)安全性。

圖3 某山地項目-組件到匯流箱距離差異

組串式方案在山地和丘陵電站中的優(yōu)勢

組串式解決方案，由于其自身的設(shè)計和組串式逆變器特點，更適合山地項目的應(yīng)用，同時還可以給客戶帶來更高的發(fā)電量。組串式的獨特優(yōu)勢如下：

自用電少，系統(tǒng)效率高

以某山地光伏電站為例，集中式和組串式1MW對比如下表1:

表1 山地集中式和組串式1MW對比

匹配性好，發(fā)電量高

以某山地光伏電站1MW容量為例，組串式比集中式方案發(fā)電量增加約3.4%以上(地形差異較大場景發(fā)電量提升可更高，約5-8%)，平均每年多發(fā)38.654MWh，20年發(fā)電收入增加77.3萬元(按照每度電1元計算)，若建設(shè)期一次性投資相差18.62萬元(以某項目為例，價格按照市場平均價格計算，詳細對比計算入下表)，壽命期間增加的利潤約為58.68萬元。

表2 1MW集中式設(shè)備投資

表3 1MW組串式設(shè)備投資

多路MPPT，充分挖掘電池板輸出功率

設(shè)計方案有先天優(yōu)勢，組串式逆變器可以精確跟蹤到每1~2個組串的MPPT，充分挖掘每一塊電池板的最大輸出功率，大大縮小因為距離和遮擋等原因?qū)е碌慕M件失配損失，組串式方案可很好地適應(yīng)山地、丘陵的陰影遮擋、組件朝向不一致等因素，同時功率顆粒度的減小，可以使電站的設(shè)計更為靈活。 1MW可以支持108~150路MPPT。

圖4 組串式解決方案-多路MPPT

對于山地以及丘陵場景，組串式逆變器解決方案擁有著上述多項優(yōu)勢，是面對現(xiàn)在存在的山地挑戰(zhàn)的有效決方案。隨著集中式問題的不斷涌現(xiàn)，越來越多業(yè)主已經(jīng)在設(shè)計中要求使用組串式逆變器方案。系統(tǒng)發(fā)電量的增加、維護成本的降低有助于業(yè)主投資收益的提升，有助于大自然和環(huán)境的保護。組串式解決方案在山地丘陵類光伏項目必將有廣闊的應(yīng)用前景。(趙麗霞 中國電力工程顧問集團華北電力設(shè)計院工程有限公司)