光伏电站组串式逆变器集中化布局探讨

作为一个朝气蓬勃的年（cai）轻（niao）光伏电站系统方案设计师，你是否会遇到这些烦恼？

光伏逆变器的选择要考虑哪些因素？

怎样的布局才能减少发电损失？

哪里可以找到最新、最权威的方案参考？

看似都是细节，但对结构设计举足轻重。

如果自己一点点啃，可能需要花个几年时间累积经验教训，运气好的话，大概能研究个半精通出来。

今天，SMA 技术团队为您量身打造了一条快速通道——《光伏电站组串式逆变器集中化布局方案探讨》，将行业专业知识和项目经验高度提炼，为您一一呈现。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，SMA 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：

减少发电损失

① 组串式逆变器传统分散式架构

② SMA 推荐的组串式逆变器集中化架构

如上图所示，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。

▲ 高超配比例下光伏逆变器输出功率削峰曲线

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。如下图所示，左图为分散式架构的功率传输路径，右图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。

更快的通讯

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。SMA SUNNY HIGHPOWER PEAK3 逆变器采用以太网通讯，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。

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。

SUNNY HIGHPOWER PEAK3 作为 SMA 在小型地面电站及工商业领域推出的组串式逆变器，秉承了 SMA 逆变器高功率密度集成的传统优势，采用了最新的 SIC（碳化硅）技术，最大效率可达 99．1％， 直流超配比例可达 150％ 。

针对 PEAK3 逆变器的应用，SMA 在此推荐一个典型的设计示范。

如设计图所示，PEAK3 直流输入最大电压 1500V，组件通过直流汇流箱接入 PEAK3 逆变器，支持高达 150％超配，逆变器直流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。

PEAK3 采用以太网通讯，通过 SMA Data Manager M（可接入多达 50 台逆变器）将数据上传至 SMA Sunny Protal 云平台， 实现免费的数据监控。