中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 ■ 高立刚

甘肃中电投吉能新能源有限公司 ■ 范宪国

0 引言

近年来，国家政策从初始投资补贴转向度电补贴，如何降低电站运维成本、提高发电量、提升电站整体收益率，成为光伏电站投资者关注的焦点。国际上计算发电成本使用平准化成本LCOE(Levelized Cost of Energy)来衡量电站投资的可行性。LCOE是系统生命周期内产生的所用相关费用之和与发电量总额之比，即每度电的发电成本(单位：元/kWh)，也适用于光伏发电领域。

通常项目业主比较重视组件、支架、逆变器、箱变、线缆等设备的成本分析，其实电站的施工成本也是一个较大占比。本文将对集中式逆变器和组串式逆变器的建设成本，包括物料安装和施工成本进行详细分析，并采用同一厂家的组件、逆变器、线缆等，进行平准化发电成本分析。

1 并网逆变器简介

目前市场上并网逆变器的产品主要有两种主流的发展方向：一种是组串式逆变器，另一种是集中式逆变器。两种方案在大规模并网光伏电站的应用均较为广泛。

集中式逆变器的规格以单机500 kW为主要产品，随着技术的更新也出现了630 kW的产品、1 MW的并网逆变器及一体化机房。图1为阵列区逆变器室，因逆变器需强制冷却，因此逆变器外墙上设专用风道(采用冷风时)。图2为集装箱逆变器房。集中型逆变器一般采用单路MPPT(最大功率跟踪)跟踪，组件串经直流汇流后接入并网逆变器，再经升压箱变并入电网。采用集中型逆变器后，每个组串至逆变器的路径有一定差异，使得压降和线路损耗不同。因此，集中式逆变器直流母线电压侧并不能真实地反映每个组串的电压，而集中型逆变器的跟踪是以直流侧母线电压电流为依据，实际上，这种跟踪方式属于“伪跟踪”，并不能跟踪到整个1 MWp子方阵的最大功率点。

图1 阵列区逆变器室

图2 集装箱逆变器房

图3 组串式逆变器(支架安装)

组串式逆变器是以组串为单位，在组串式逆变器的进线侧设2～3路MPPT，每1～2个组串接入1路MPPT，每4～5个组串(约30～40 kW)对应1台并网逆变器。采用组串式逆变器多路MPPT方案可跟踪到每个组串的最大功率点。减少组串不匹配，理论上可提高发电量。

2 大型地面光伏电站项目比较

大型并网光伏电站的主要发电设备为电池组件、逆变器、升压箱变等。其施工主要包括平整土地、打桩、支架安装、组件安装、设备安装、布线、逆变器室建设等方面。随着市场竞争的促进，组串式逆变器的成本快速降低，组串式逆变器与集中式逆变器的价格差距已缩至0.15～0.20元/W。

鉴于各厂家的组串式和集中式逆变器的性能、质量存在差异，为便于比较，在新疆哈密地区某大型光伏电站选取国内某知名品牌厂商的集装箱集中式逆变器(1 MW)和组串式逆变器(40 kW)进行建设成本(不计入相同部分，如组件等)比较。目前的市场价格，集装箱式逆变器为0.32～0.38元/W，组串式为0.45～0.50元/W。

经济比较：由表1、2可知，使用组串式方案要比使用集中式总体造价节约0.01元/Wp。考虑各种实际布局因素，两种方案初始投资成本基本持平。

表1 采用集中式逆变器的1 MWp光伏电站

表2 采用组串式逆变器的1 MWp光伏电站

通过比较西部大型地面光伏电站，组串式逆变器在地面电站中发电量可提升约3%，因此可带来更高的发电收益，从而间接降低成本。以西部典型电站为例，组串式逆变器每年每W提升的发电收益为1.6 kWh/W×3%×0.9元/kWh×1a=0.0432元/W。每50 MW的大型地面光伏电站每年可增加216万元的发电量收入，采用组串式逆变器，其LCOE指数较低。

技术比较：集中式方案无法适应多样化的场景和需求，如地面起伏不平、朝向不一致、局部遮挡、组件型号不同、可安装的面积大小不同和相对零散等；运维中存量管理问题突出，面临监控困难、故障定位难、服务响应慢等挑战。

集中式方案采用集装箱形式，地基施工成本跟兆瓦房相当，但是增加了设备，同时增加了很多故障点，如风扇、熔丝、配套设备，给后续运维带来了诸多问题。特别是西部风沙严重地区，集装箱的散热和防尘一直是困扰业主的问题，也增加了大量的运维成本。

利用组串逆变器进行模块化设计降低了施工工艺难度。相对于集装箱式逆变器，组串逆变器结构简单、小巧轻便，无需进行土建施工、重型机械吊装，运输安装更加方便，无需高级技工参与即可完成安装、接线和调试，自然散热，IP65防护等级，更安全可靠。

更为重要的是，组串式逆变器多路MPPT方案可跟踪到每个组串的最大功率点，减少组串不匹配，提高运行效率。

3 结论与建议

由经济技术比较可知，使用组串式逆变器解决方案，促成了系统建设成本的整体降低，提升了系统的发电量；同时组串式逆变器简单灵活的组网方式和精细化管理也在工程设计、系统运维、设备维护等方面为客户带来了更多的价值和便利；并且能适应不同类型，如地面电站、山地电站等。综合投入与产出，组串式解决方案为投资方将带来更低的LCOE。

在大型地面光伏电站、山地光伏电站建设中，由于组件串到逆变器的直流压降接触电阻等方面的影响，使得集中逆变器直流侧的跟踪方式为“伪跟踪”；逆变器的单路MPPT难以跟踪整个500 kW阵列的最佳工作点，木桶“短板效应”显著。在山地、丘陵等安装区域，大型设备交运、吊装、安装空间有限，增加电缆长度，加剧了损耗，不利于优化设计。

因此，在大型地面并网光伏电站等项目中采用组串式逆变器优点突显，值得推广。

[1] 傅国轩， 李雪， 高旭冬. 并网光伏电站基于汇流箱组串电流离散率的分析方法及应用[J].电网与清洁能源， 2014， (11)： 109－113

[2] 柴亚盼， 童亦斌. 阴影遮挡下组串式MPPT应用研究[J]. 变流技术与电力牵引，2014， (4)： 20－24.