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工商業光伏中那些與逆變器相關的降本增效秘訣
2019-09-05

5月20日,國家能源局公示了2019年第1批光伏發電平價上網項目,總規模為20.76GW,隨后7月10日公布了2019年光伏發電項目國家補貼競價結果,總規模為22.79GW,其中普通光伏電站裝機容量為18.12GW,工商業分布式光伏發電項目裝機容量為4.67GW。國家能源局表示,2019年是實行新機制的第1年,競價工作已結束,通過開展競價,推動了光伏補貼退坡,進一步堅定了光伏平價信心。低補貼和平價時代已經來臨,作為分布式光伏中的主力軍工商業光伏如何擺脫補貼依賴,如何實現平價,成為當前面臨和急需解決的主要問題。

低價或者平價上網必然要求光伏電站進一步降本增效,即降低度電成本,作為光伏系統關鍵設備的逆變器,雖然在整個系統成本中的占比不高,但通過優化參數和性能,配合優化系統設計,智能化運維等方面可以發揮舉足輕重的作用。

★下文將詳細介紹和逆變器相關的降本增效方法:

▲MAC 50-70KTL3-X LV&MV系列


采用新型高效大功率組件和適配能力強的逆變器

光伏組件的造價占初始投資 50% 以上,直接影響項目的造價。但是組件效率衰減的影響導致度電成本增加,組件衰減率按照(10年10%、25年 20%)計算。由于新型高效大功率組件的采用,可使光伏系統成本降低 1%~3%,預計光伏的初始投資可下降 10% 以上。光伏組件轉換效率提高大大減少并聯支路,除光伏組件、逆變器以外的其他設備,包括匯流箱、直流電纜、支架、基礎等,用量也將減少。

▲中大型工商業光伏電站解決方案系統圖

▲1MW單元工商業電站不同類型組件配置表

以1MW單元為例,同等規模電站,采用同樣的逆變器,以選用隆基HiMO X 350W組件為例,組件數量可減少280~616塊,組件安裝和運輸成本可減少7.6%-16.6%;組串數量可減少28串,可以節省15%以上的支架和直流線纜成本,按照每MW直流線纜材料及敷設成本3.5萬元左右,每MW支架材料成本及安裝成本36.5萬元測算,每MW可節省系統成本6萬元以上。 

新型高效大功率組件的出現雖能降低系統成本,但是因為組件功率變大,組件電流變大,對逆變器提出新的要求,逆變器的組串電流必須適配新型高效組件,古瑞瓦特新一代的工商業逆變器MAC和MAX系列組串電流均是按12.5A進行設計,因而天生就可以完美匹配,是新型高效大功率組件的黃金搭檔。

提高系統容配比,

合理應用逆變器超配和過載能力

受組件衰減,灰塵,遮擋,線損,串并聯失配,光照不足等因素影響,逆變器實際接收到輸入功率往往只能達到組件理論輸出功率的87%-92%左右,也就是整個過程中的損耗高達8%-13%,再加上工商業光伏多數為彩鋼瓦屋頂組件采取平鋪方式,輻射量也會有所損失,組件和逆變器若按1:1配置,逆變器則長期處于輕載工作狀態,逆變器實際利用率偏低,這時提高系統容配比進行適當超配能夠有效提高系統整體收益,降低度電成本;超配的做法已被廣泛應用,特別是美國和日本等地區,超配比例甚至會超過1.5倍。

▲光伏系統各環節中損耗

▲不同地區不同安裝方式容配比推薦表

古瑞瓦特工商業逆變器MAC和MAX系列具備高達1.3倍直流超配能力,且交流還具備1.1倍過載能力,讓超配變得更輕松,更安心。

采用鋁合金電纜替代銅芯電纜,

降低線纜投資成本

在大型工商業項目中,電纜在系統成本中的占比達到10%,比逆變器占比還要高。其實只要設計和安裝得當,在保證系統正常運轉和安全的前提下,部分交流電纜采用鋁合金電纜,可以降低系統投資成本。與銅芯電纜成本相比,鋁合金電纜成本更低,安裝更方便,重量更輕,鋁合金電纜在光伏系統中的應用也逐漸普遍。

但是,在相同的過流能力下,鋁線的線徑明顯大于銅線的線徑,這對逆變器交流連接端子提出了更高的適配要求,交流連接器和防水端子必須足夠大,支持接入更大線徑的鋁合金電纜。目前,古瑞瓦特MAC系列50-70KW逆變器最大可兼容50平方毫米鋁線,MAX系列60-70KW逆變器最大可兼容70平方毫米鋁線,MAX系列80-100KW逆變器最大可兼容95平方毫米鋁線。

因地制宜,選擇合適MPPT路數的逆變器

目前市面上的逆變器MPPT路數的設計有很多種規格,以工商業光伏常用的機型60KW逆變器為例,市面上有1路MPPT單級單支路逆變器,也有3路MPPT,4路MPPT,6路MPPT的多級多支路逆變器,以古瑞瓦特為例,60KW功率級別的有三種機型:單路MPPT的Growatt 60KTL3-HE、3路MPPT的MAC 60KTL3-X LV和6路MPPT的MAX 60KTL3 LV機型。

選擇不同的MPPT路線,對系統發電量有一定的影響。從解決失配的問題角度來說,1個MPPT后面的組串越少越好;從穩定性和效率上來說,1個MPPT后面的組串越多越好,因為MPPT數量越多系統成本越高,穩定性越差,損耗越多。在實際應用中,要結合實際應用場景,選擇合適的方案。

根據不同的應用場景,方陣傾角和朝向,組件遮擋情況和每路組串組件數量一致性情況,選擇不同MPPT路數的逆變器,降低電站采購成本和維護成本,提高經濟效益。

(1)無遮擋平坦的屋頂,方陣朝向一致,組串完全一致的情況,建議選擇單路MPPT,單級結構的逆變器,可以提高系統可靠性,降低系統成本;

(2)存在局部遮擋,方陣朝向不一致,組串有差異的情況下,建議選擇3路MPPT逆變器,既能滿足設計需求,減少失配損失,又能降低成本;

(3)多朝向,多傾角,組串差異較大的情況,建議選擇6-7路MPPT逆變器,可以最大化減少失配損失,提高設計靈活度。

智能化運維,降低運維成本,提升運維效率

眾所周知,光伏電站是一個長達25年的生命周期的產品,競價和平價時代的到來,讓大家越來越關注度電成本,而度電成本中除了電站建設成本,電站發電量收益以外,還有非常重要的一塊就是電站的運維成本,因此如何降低電站的運維成本,提升運維效率成為全行業關注的又一焦點。

而光伏逆變器作為光伏電站中唯一的智能化設備,在電站運維的智能化過程扮演著重要角色,已經不僅僅是一臺逆變器,而是整個光伏電站的管家,不僅僅是實現自身的智能化診斷,預警,遠程參數設置和固件升級,而且還要對光伏組件進行智能化的IV曲線掃描和精準故障定位,對電網電能質量進行優化和有功無功的調度,對電站安裝過程和環境進行智能的一鍵診斷。

正是在這種背景下,逆變器越來越智能化,逆變器在智能化運維中越來越重要,古瑞瓦特MAC和MAX系列商用逆變器均具備了上述智能化運維功能,可以為工商業光伏電站提升運維效率,降低運維成本。

▲智能IV曲線掃描 

▲電能質量診斷


總結

低價和平價上網時代來臨,工商業光伏電站度電成本的降低成為關鍵,光伏逆變器的選型變得尤為重要,一款智能高效的逆變器不僅可以幫助工商業電站提高發電效率,優化系統設計,提升生命周期內發電量收益,降低電站的建設成本,還可以通過智能化運維節省生命周期內的運維成本,在追求度電成本最優的時代,逆變器的選型變得至關重要。

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