光伏并网逆变器选型调研报告

近期针对目前组串型、集中型并网逆变器在荒漠、山地、屋顶光伏发电系统中的适用性问题做了技术调研分析，分析结果如下：
一、光伏发电系统类型及特点
项目类型 屋顶电站 山地电站 荒漠电站
装机容量 几kW——6MW 几MW——几十MW 几十MW——几百MW
并网电压等级 0.4kV/10kV 10kV/35kV 35kV以上
组件排列 一致性差 一致性较差 一致性好
安装载体 厂房屋顶（防火要求高） 山坡 荒漠、戈壁滩

二、组串型集中型并网方案对比分析
项目 组串型 集中型 说明
安装 外挂式 设备房 集中型需建设设备房，造价提高0.07元/W，施工周期长，部分项目难以寻找安装位置；通风散热系统易受灰尘影响，故障时影响系统正常运行。
1MW发电单元 50台（20kW） 2台(500kW) 集中型逆变器数量少，控制简单，协同稳定性好；组串型逆变器数量多，交流侧管理复杂。
故障范围 小 大 单台设备容量决定其故障影响组件阵列容量
设备维护 损失小、方便 不方便 组串型故障可用备用机替换，影响小；集中型只能就地维修，所需时间长，影响发电。集中型综合维护成本每年比组串型高0.2~0.8万元/MW。
安全性 直流侧
安全稳定性高 交流侧
安全稳定性高 组串型直流侧无汇流箱、直流走线短，有效降低火灾风险，交流侧并联节点多，控制复杂，适用于对火灾防护等级要求高且容量不大的分布式屋顶系统；集中型直流侧有汇流箱、走线长，易发生拉弧起火，交流侧并联节点少，控制容易，适用于容量大、直流侧起火损失小的大型地面系统。
可靠性 高 低 组串型防护等级IP65，全密封设计，对潮湿、灰尘、酸碱防护效果好，部分采用无风扇自然散热设计，免维护，长期保证散热效果；集中型防护等级IP20，风扇散热，抗潮湿、灰尘、酸碱环境能力差，内部电源多，故障率高，长时间有效散热难以保证。
系统效率 组串型阵列失配损失小，MPPT效率高，组件一致性差的情况优势明显；
组串型夜间待机损耗小，集中型夜间待机损耗高。
运行业绩 大型电站以集中型逆变器为主，分布式电站组串型份额逐渐提高。
电能质量 并网系统集中型电能质量高，电网调控性好；华为组串型具备反向谐波注入功能，有效提高电能质量，保障系统稳定运行，拥有中广核嘉兴秀洲10MW成功案例。
监测系统 集中型采用综合布线实现系统数据传输，线路长，故障排除难度大；华为组串型采用通信基站方式实现无线传输，稳定性有保障，故障排除快，建设成本低。
建设成本 组串型建设成本高0.25元/W左右，具体由并网电压等级、并网点远近、阵列面积决定

根据电站类型的不同，从安装载体、容量、接入方式以及制约因素都有所不同，因此逆变器选型应结合电站特性，充分发挥组串型、集中型的优势，综合考虑安全性、可靠性及项目收益而定。
三、不同类型电站逆变器选型
3.1大型荒漠电站逆变器选型分析
大型荒漠电站 组串型 集中型
系统可靠性 交流侧多台并联运行，控制复杂程度高，相互间易受谐波、环流干扰，多台并联运行稳定性低。 交流侧经变压器解耦并联、台数少，受谐波分量影响小，并联运行稳定性高。
可采用通信基站实现无线通信，故障率低、易排查，保障系统稳定可靠。 采用传统综合布线技术，布线距离长，易受电磁环境干扰，故障不易排查。
发电量 削弱MPPT、弱光利用优势，发电量提升程度有待验证。 组件间距小时，冬季遮挡影响发电量。
系统维护 免维护，备用机替换容易，维修时间短，电量损失小。 定期维护，故障机只能现场修复，维修时间长，电量损失大。
安全性 直流侧安全性高，交流侧对于电网友好性、适应性缺乏大规模长时间应用验证。 常规应用，技术成熟，直流侧易故障起火，交流侧安全性有保障，已经过长时间验证。
项目案例 少 普遍
建设成本 组串型比集中型单瓦高0.25元
结论 大型荒漠电站建议以集中型为主，选用部分用组串型进行对比；在难以保证组件间距时可采用组串型。

对于大型荒漠地面电站而言，从安全性、可靠性、建设成本看，集中型有一定优势；现有组串型系统效率提升缺乏数据支撑；因此在大型荒漠地面电站中，集中型逆变器仍占主导地位。
3.2山地电站逆变器选型分析
山地电站 组串型 集中型
系统可靠性 交流侧多台并联运行，控制复杂程度高，相互间易受谐波、环流干扰，多台并联运行稳定性低。 交流侧经变压器解耦并联、台数少，受谐波分量影响小，并联运行稳定性高。
发电量 组串配置容量低，MPPT跟踪精度高，组件排列一致性差，失配损失小，效率提升明显，发电量高。 组串配置容量高，MPPT跟踪精度低，组串一致性差，不利于发挥规模优势，失配损失大，降低发电量。
安装 外挂式，安装位置灵活，不需要设备房，可配置小容量升压变，设备方便运输，施工难度低，相比集中型建设成本低0.1元/W。 合适的安装位置难找，需要建设设备房，设备安装难度高，成本高。
系统维护 免维护，备用机替换容易，维修时间短，电量损失小。 定期维护，故障机只能现场修复，维修时间长，电量损失大。
安全性 直流侧安全性高，交流侧对于电网友好性、适应性缺乏大规模长时间应用验证。 常规应用，技术成熟，直流侧易故障起火，交流侧安全性有保障，已经过长时间验证。
项目案例 少 普遍
建设成本 组串型比集中型单瓦高0.15~0.25元
结论 山地电站建议采用组串型集中型复合并网方案，依据地形地貌发挥各自优势

对于山地电站而言，从安全性、可靠性、建设成本看，集中型占优；但由于地形地貌复杂多变，组串型效率高、组串配置、安装方式灵活方面占优，因此建议采用组串型集中型复合并网方案。
3.3屋顶电站逆变器选型分析
屋顶电站 组串型 集中型
规模容量较小 组件配置容量小、灵活，克服屋顶情况复杂、安装局限性的特点。 组件配置容量大，支路多，配置不灵活，组串间失配损失较大。
系统可靠性 规模小、台数少、多低压并网，可靠性容易保障 低压并网受容量限制，多升压并网，技术成熟，可靠性高
发电量 MPPT优势明显，失配损失小，效率高，发电量提升明显，自耗电低。 不利于发挥规模优势，失配损失高，MPPT效率低，自耗电高，隔离变夜间损耗每MW每月约600kWh。
中低压并网 低压并网有优势 容量导致低压并网不方便
安装 外挂式，安装位置灵活，不需要设备房，设备方便运输，施工难度低，相比集中型建设成本低0.1元/W。 合适的安装位置难找，需要建设设备房，设备安装难度高，走线路径长，成本高、损耗高。
系统维护 免维护，备用机替换容易，维修时间短，电量损失小。 定期维护，故障机只能现场修复，维修时间长，电量损失大。
安全性 组串型直流侧无汇流箱、直流走线短，有效降低火灾风险；系统容量小，交流侧并联节点数量降低，可靠性有保障，适用于对火灾防护等级要求高且容量不大的分布式屋顶系统。 集中型直流侧有汇流箱、走线长，易发生拉弧起火，造成厂房起火，扩大损失；单台容量大，受并网点上级变压器容量限制，对用户配电网友好性降低。
项目案例 增多趋势，主流方案 减少趋势，逐渐淘汰
建设成本 低压并网时，组串型比集中型单瓦高0.12元
结论 屋顶电站建议采用组串型并网方案，规避屋顶及并网限制，提高安全性

对于屋顶电站而言，集中型建设成本稍低；组串型在安全性保障、灵活性、能效性方面更有优势，体现在防范火灾、发电量提升等方面；因此目前屋顶电站中组串型已逐渐成为主流。
四、组串型、集中型方案投资收益
如图1系统效率与造价对收益率的敏感性分析结果表明，在相同收益率下，系统效率每提高1%，折合初始投资降低0.1元/W。

图1 系统效率与造价对收益率的敏感性分析

4.1屋顶电站组串型、集中型方案造价及收益分析
综合分析，屋顶电站初始投资组串型较高于集中型，但是效率高、后期更有利于维护、相对较低的衰减使得年均增收6万元。

1MW系统 组串型 集中型 差值
建设成本 750~800万 740~780万 10~25万
系统效率 79% 76% 3%
依据财务模型计算结果，效率提升3%，折合初始投资降低0.3元/W；
年发电量 102.7万kWh 98.8万kWh 3.9万kWh
首年电费收益（1.08/kWh） 110.9万元 106.7万元 4.2万元
衰减 首年2.6%，剩余0.6% 首年3%，剩余0.8%
20年收益 2034万元 1898万元 120万元
1MW系统，组串型初期投入增加10~25万，每年增加收益4.2万元，3~6年可回收初始投入差额，剩余年限净增收70~100万元。

4.2 华为与其他品牌组串型逆变器对比
设备性能 华为 其他
安全性 防触电 直流侧虚拟接地，交流侧设有残余电流检测装置（RCD），降低触电事故概率 直流侧虚拟接地，交流侧设有残余电流检测装置（RCD），降低触电事故概率
并联谐振 具备电网反向谐波注入功能，主动适应电网谐波，提高电能质量，对电网更友好，运行更安全稳定；有大于50台并联运行成功业绩。 没有反向谐波注入功能，电网电能质量变差的情况造成系统并联谐振，系统无法正常运行；缺乏50台（MW级）以上并联运行业绩。
直流侧 无断路器，只有直流开关，当直流侧发生故障时直流开关无法分断，智能靠自身软保护系统。 部分配有直流断路器，直流侧故障时，断路器实现分断电路，具备硬件保护、软件保护，更安全。
可靠性 散热 自然散热、无风扇设计，可以保障长久可靠运行，实现良好散热，对酸碱、粉尘抵抗力强，故障率低、散热效果好。 风扇散热，在粉尘、酸碱环境中影响风扇寿命，长久运行故障率高，不及时维护影响逆变器效率，同时降低逆变器使用寿命。
并网方案 通信技术支撑，50台稳定运行案例 最多20—30台并联
通信系统 华为通信技术世界领先，无线通信技术应用光伏并网系统，免除常规综合布线技术，稳定性有保障，同时成本降低，大规模应用优势更明显。 采用综合布线技术，传输距离长，易受干扰，降低系统可靠性，提升故障发生概率；工程两大，成本高。
能效 技术支撑 3路(2+2+2)MPPT（失配低）、低启动电压、无风扇散热、欧洲效率98.3% 2路（3+3）MPPT（失配高）、风扇散热、欧洲效率97.5%
白沟数据 发电量高于其他1.5% 低于华为设备
项目案例 MW级以上案例较多 小型系统多
结论 安全、可靠、能效及应用案例综合分析，华为优势较为明显，且其智能管理系统可靠性高，成本低。

白沟电站20kW组串型逆变器运行数据：
白沟电站实际运行数据（华为与其他品品牌20kW设备对比）
华为组串 其他组串 差值
发电量（10.1-10.8） 510kWh 500kWh 10kWh（2%）
发电量（8.1-9.19） 4283kWh 4224kWh 59 kWh（1.4%）

五、不同品牌组串型方案投资收益
1MW组串型系统 华为 其他 差值
首年系统效率 80% 78.4% 1.6%
根据财务模型计算结果，效率提升1.6%，折合初始建设投资华为低0.16元/W（未包含后期衰减差值）
首年发电量 104万kWh 101.9万kWh 2.1万kWh
首年电费收益（1.08/kWh） 112.3万元 110.1万元 2.2万元
运维成本（通信） 1万元/年（均摊） 1.2万元/年（均摊） 0.2万元/年（均摊）
衰减 首年2.6%，剩余0.55% 首年2.7%，剩余0.6%
20年收益 2071万元 2015万元 56万元

从单台设备情况考虑，国内国际一线品牌各有优势，华为产品的核心优势体现在自然散热、3路（2+2+2）MPPT、反向谐波注入方面，使得其工作更高效、可靠；而对于系统多台并联运行方面，华为优势比较明显，其反向谐波注入、强大的智能通信管理技术解决了并联环流、并联谐振等问题，保证了系统运行的安全、稳定；白沟系统1.6%的发电量提升，也客观反映了其优异的性能，因此在组串型逆变器品牌中，华为以其品牌、业绩、性能更胜一筹。


六、逆变器选型建议
1. 大型地面电站、荒滩电站
以集中型为主，适当采用组串型逆变器。
根据运行情况和成本变化调整各型逆变器的使用比例。
2. 山坡电站
根据具体地形条件，采用组串型、集中型逆变器混合配置方案。
3. 屋顶电站
优先使用组串型逆变器
4. 组串型逆变器的选择
华为逆变器优势明显。