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模块化逆变器,多元化应用场景最佳选择!

时间:2022-11-18 来源: 浏览:

模块化逆变器,多元化应用场景最佳选择!

智汇光伏
智汇光伏

PV-perspective

光伏技术交流

收录于合集

十四五期间,以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地的建设是新能源发展的重中之 重;中东部地区广泛开展的“光伏+农业”、“光伏+渔业”项目, 以及山东等省份开展的海上光伏,成为落实碳达峰、碳中和战略的重要支撑,大型光伏应用场景呈日益多元化的发展趋势。

一、多元化光伏场景,系统灵活性要求更高

目前,光伏项目规模一般都在100MW以上,占地往往 超过2000亩。在光伏场址多元化发展的趋势下,光伏电站的设计和布局也日益复杂。以土 地资源稀缺的中东部地区为例,项目场址往往地形、地势复杂,且多种地类混杂,由大量零散地块组成,能做光伏电站的大面积平坦土地几乎没有。如下图所示。
为了充分利用有限土地,面积小的地块,往往只有1MW左右;而为实现最大程度的降本,光伏项目的子阵容量、逆变器的单体规模也越来越大。因此,在同一光伏项目设计中,往往根据地形、地类情况,出现多个子阵规模。
传统集中式逆变器需跨地块建设,将会带来系统成本升高、线损率加大、系统效率低等问题;组串逆变器可有效提高发电量,但系统成本相对较高。在此情况下,“1+X”模块化逆变器便应运而生了!
模块化逆变器将1.1MW单机作为一个独立模块,可以任意拼装,最多支持8台并联,可灵活扩展,实现1.1~8.8MW子阵的灵活匹配;实现子阵规模根据实际情况可大可小。
这种搭积木的设计思路,可以采用一款机型,解决复杂地形、地势、地类的项目场址的需求,非常适合中东部地区的山地、丘陵类场址。

二、相对传统集中逆变器,明显提升发电量

1

更加高效的运维

1)智能IV检测

“1+X”模块化逆变器首次实现了大功率逆变器的智能IV检测。可实现运行时检测,15分钟完成扫描,准确发现13类故障,能及时发现组串短路、热斑等故障并预警,及时排除风险,提高发电量,并提升电站安全系数。

相对于传统的人工检测,智能 IV扫描效率高,扫描精度≥95%,既节省成本,又提高工作效率。

2)独立检修、互不影响

“1+X”模块化逆变器实现了器件模块化、设备模块化、系统模块化。

各模块化逆变器之间直交流完全实现解耦,1.1MW逆变器模块单元可以完全独立运行,与传统的集中式逆变器相比,颗粒度更小。当其中的一台出现故障,不会影响其他单元的发电,影响面积大幅度降低;通过整机作为备件,可实现0.5天快速更换,大幅度节省了故障的闭环时间,减少因故障导致的发电量损失95%以上。

逆变器内部采用分区设计,核心器件如风扇、电容、IGBT均按照模块化设计,当设备只是局部故障时,只需要选择器件更换,器件均采用通用化的模块备件,即插即用,2人即可完成维护,无需专业人员,与传统的运维模式相比,减少维护时间70%以上。

2

MPPT路数更多

“1+X”模块化逆变器,采用1.1MW对应1路MPPT。 以3.3MW子阵为例,模块化逆变器MPPT路数为3路,高于传统集中式逆变器的1路,在复杂地形下,发电量相对较高。

3

智能联控算法

模块化逆变器采用“智能联控支架算法”,结合环境及逆变器发电数据,通过AI融合模型智能运算,得出各不同天气及场景下支架转动的最佳角度,从而减少组件前后遮挡带来的发电量损失。

4

夜间空载零损耗,节省800万度电

众所周知,当前光伏发电系统一旦并网,站内设备都将始终与电网保持连接,即无论是处于发电状态,还是处于夜间或阴雨天待机状态,升压箱变等设备都要一直从电网取电耗能。
经测算,一座100MW光伏电站,仅夜间待机25年将累计损耗电能800万度,而这种损耗现象在我国各类光伏电站中普遍存在。
“1+X”模块化逆变器首创“箱变节能”(智能中压关断)系统结构,通过逆变器、集电线路上的断路器、升压变之间信息互通和算法控制,最终消除升压变待机损耗,降低夜间箱变运行损耗。

三、相对传统组串式逆变器,每100MW可节省投资约1400万
“1+X”模块化逆变器,相对于传统的组串式逆变器,每100MW大约可以节省约1400万,主要包括以下几方面:
1)支持1.1~8.8MW子阵设计,更优子阵设计方案,节省系统的施工成本、变压器成本、集电线路电缆等成本,BOS成本更低;
2)节省储能设备投资。配置储能已经成为各地电网对光伏电站的强制要求。一般要求配置光伏电站规模的5%~20%,1~4小时。然而,当前光伏电站内配置储能并没有明确的收益模式。在此情况下,光伏+储能在直流侧耦合,是目前经济性非常好的一种解决方案。模块化逆变器可以满足不同需求的储能组合设计,功率范围兼容4%~95%,容量可以兼容1~4小时。
模块化逆变器具备直流耦合功能,并预留储能接口,无需单独购买PCS,加装20%储能,每100MW可节省600万元。
3)模块化逆变器无功容量、响应速度上满足电网要求,无需增加SVG设备,每100MW可节省800万元;
上述几项合计,每100MW大约节约成本1400万元,折合0.14元/W。

四、综合分析

从前文的分析可以看出,模块化逆变器通过器件端、设备端双重模块化设计,实现逆变器整机模块化部署应用,具备独立性强,通用性高,可灵活扩展等特点。每台单机均为独立模块,同时支持多机并联,可形成多种不同规模的子阵,建站更灵活,运维更简便。
同时,模块化逆变器兼具组串式与集中式逆变器的双重优势。将“1+X”模块化逆变器将与组串式逆变器、传统集中式逆变器设计方案进行对比,如下表所示。
从上表可以看出,
通过“1+X”模块化逆变器先进的设计理念、多项技术改进,实现了投资更节省、发电量更多的目标,且以灵活的功率组合,非常适合各类复杂地面及海上光伏电站。
专业分析机构Wood Mackenzie在最新发布《Global solar PV inverter and MLPE landscape 2022》报告中认为: “1+X模块化逆变器凭借组串式与集中式逆变器的融合优势,将引领光伏电站发展进入新纪元,成为未来逆变器发展的重要方向!”

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