众所周知,不同类型光伏电站使用不同功率的光伏逆变器,大型地面电站推荐使用集中式逆变器,目前主流集中式逆变器单机功率已达到3MW以上;而小型地面电站及工商业屋顶电站推荐使用组串式逆变器,50kW-200kW功率范围内的组串式逆变器都有较好的应用;而针对户用型光伏电站,因其一般规模较小,普遍采用25kW以下的组串式逆变器。其中,针对小型地面电站及工商业屋顶电站逆变器的布局,相比于将组串式逆变器分散放置于靠近组件端的传统分散式布局,经过大量的项目实践后认为,将组串式逆变器集中化架构的布局模式具有可以减少发电损失、通讯快速稳定、便于安装施工以及后期运维等优势:
　　
　　一、减少发电损失
　　
　　如图1、2所示,组串式逆变器如采用传统的分散式架构布局,所用的直流线缆短,交流线缆长;如采用集中化架构布局,则直流线缆长,交流线缆短。而直流线缆损耗相比交流线缆损耗要少,采用集中化架构布局逆变器,总的线缆传输损耗要少。
　　
　　另一方面,为了降低LCOE(平准化发电成本),直流侧超配在如今的电站设计中运用的越来越普遍,从之前的超配10%，到超配20%，有些地区甚至超配到50%。超配比例越高，逆变器输出削峰的时间则越多，在部分光照强烈，超配比例高的光伏电站中，一天中有80%的光照时间逆变器都能够满功率输出。
　　
　　而逆变器集中化架构布局在超配削峰的环境下可以更好的补偿发电量损失。下面我们来对比看下集中化架构布局和分散式架构布局在超配下的发电量损失情况。图1为分散式架构的功率传输路径,图2为集中化架构的功率传输路径。对于电站业主来说,更重要的是电网连接点POC处的发电量,而不单纯是逆变器输出点的发电量。
　　
　　让我们假设在分散式和集中化这两种架构下直流线损都是0.5%,交流线损都是1.5%(实际上分散式架构总线损会比集中式架构大)。在削峰时逆变器端保持100%功率输出,如采用分散式架构,最终在交流电网连接点POC得到的功率为98.5%,如采用集中化架构,经过直流功率传输后逆变器才进行削峰,最终在电网连接点POC得到的功率为99.5%。可见,采用集中化架构布局,最终的上网电量会更高。
　　
　　二、更快的电站通讯
　　
　　逆变器集中化架构布局,逆变器之间的通讯线缆可以更短,逆变器到数据采集器之间的通讯距离一般也可以做到在20～30m之内。组串逆变器采用以太网通讯的话,以太网现场通讯网速最高可达100Mbit/s,足够在1S内实现所有电站控制。
　　
　　而对于采用PLC通讯的组串式逆变器,其节省的通讯线缆长度不过数十米，但是通常需要额外增加适配器，并且PLC通讯速度最大为115.2Kbit/s，这在日益复杂及高要求的电站级别控制上还是显得有些缓慢。在小型地面电站或者大型工商业电站，建议组串逆变器使用以太网通讯，可以实现更快的通讯，并且更快的控制逆变器，下发指令。
　　
　　三、安装施工及后期运维更便利
　　
　　组串式逆变器由于单机功率较小,一个电站中往往有几十甚至上百台组串式逆变器。以一个20MW的中小型地面电站为例,占地面积超过300亩,如果采用分散式布局,上百台组串式逆变器分散在各个角落,不仅安装调试耗时耗力,后期日常巡检维护或是逆变器出现故障时,更是会出现满山遍野寻找逆变器的尴尬场面。
　　
　　综上所述,针对小型地面电站或工商业电站,本文推荐了电站系统设计和布局方案。组串逆变器支持直流输入最大电压1500V,组件通过直流汇流箱接入组串逆变器,支持高达150%超配,逆变器直流和交流侧可应用铜芯或者铝芯线缆,逆变器交流侧通过低压面板后接入箱变。组串逆变器采用以太网通讯,通过数据管理器将数据上传至光伏云平台监控,实现免费的数据监控。
　　

　　集中式布局方案是众阳新能源科技有限公司在长期的电站设计经验中,总结出行之有效的布局方案,通过逆变器统一布局在交流侧可以明显降低交流线缆,从而降低整体成本。逆变器布局在一起,使通讯线缆更短,通讯距离也更短,从而实现更快通讯。逆变器是系统比较薄弱的环节,集中布局的方案对于日后检修、维护都特别方便。集中式布局将会得到越来越多电站业主的认同。
　　
　　作者简介
　　
　　徐应群,男,安庆众阳新能源科技有限公司总经理,北京航空航天大学硕士研究生,主要研究方向为光伏发电技术和大功率电力电子转换技术。

秦建,男,信义储电(深圳)有限公司,研发总监,主要研究光储一体化技术。
　　
　　编辑：Harris