集中式、组串和散式逆变器比较专题

集中式、组串式和集散式逆变器比

较 技术专题

目前适用于大型光伏电站的逆变器主流产品包括集中式、组串式和集散式逆变器，各有利弊和优缺点。为更好的为本项目选择合适的逆变器，做此逆变器比较专题报告。集中式、组串式和集散式逆变器的主要优缺点、适应场合和比选结论详述如下：

1集中式、组串式和集散式逆变器概述

集中式逆变器：国内主流设备功率一般不超过630kW，功率器件采用大电流IGBT，系统拓扑结构采用DC-AC一级电力电子器件变换全桥逆变，工频隔离变压器的方式，防护等级一般不低于IP20。体积较大，室内立式安装。系统方案为采用直流汇流箱进行一级汇流，采用集中式逆变器(带MPPT跟踪功能)进行二级汇流及逆变，最后输入升压箱变。

组串式逆变器：功率一般不大于60kW，功率开关管采用小电流的MOSFET，拓扑结构采用DC-DC-BOOST升压和DC-AC全桥逆变两级电力电子器件变换，防护等级一般为IP65。体积较小，可室外壁挂式安装。系统方案为采用组串式逆变器(带多路MPPT跟踪功能)进行一级汇流及逆变，采用交流汇流箱进行二次汇流，最后输入升压箱变。

集散式逆变器：分布式多MPPT，跟踪，精度高，发电效率高；分布式DC/DC升压，直流传输电压800V左右、交流并网电压500V左右，传输损耗降低；传输及并网电压高、电流小，逆变器、电缆和箱变的投资都有所下降。系统方案为采用直流汇流箱进行一级汇流(直流汇流箱带多路MPPT跟踪功能)，再采用大容量逆变器(不带MPPT跟踪功能)进行二级汇流及逆变，最后输入升压箱变。

光伏场区使用主要器件对比：

集中式逆变方案：光伏组件，直流电缆，直流汇流箱，直流电缆，直流配电柜，直流电缆，集中式逆变器，交流电缆，双箱变。

组串式逆变方案：光伏组件，直流电缆，组串式逆变器，交流电缆，交流汇流箱，交流电缆，双绕组箱变。

集散式逆变方案：光伏组件，直流电缆，智能型带MPPT直流汇流箱，直流电缆，直流配电柜，直流电缆，集散式逆变器，交流电缆，双绕组箱变。

2集中式逆变器主要优缺点和适应场合

集中式逆变器一般用于日照均匀的大型厂房，荒漠电站，地面电站等大型发电系统中，系统总功率大，一般是兆瓦级以上。

主要优势有：

（1）逆变器数量少，便于管理，电网调度层面相对清晰； （2）逆变器元器件数量少，可靠性高； （3）谐波含量少，直流分量少电能质量高； （4）逆变器集成度高，功率密度大，成本低； （5）逆变器各种保护功能齐全，电站安全性高； 主要缺点有：

（1）直流汇流箱故障率较高，影响整个系统。

（2）集中式逆变器MPPT电压范围窄，一般为450-850V，组件配置不灵活。在阴雨天，雾气多的部区，发电时间短。

（3）逆变器机房安装部署困难、需要专用的机房和设备。

（4）逆变器自身耗电以及机房通风散热耗电，系统维护相对复杂。 （5）集中式并网逆变系统中，组件方阵经过两次汇流到达逆变器，逆变器最大功率跟踪功能（MPPT）不能监控到每一路组件的运行情况，因此不可能使每一路组件都处于最佳工作点，当有一块组件发生故障或者被阴影遮挡，会影响整个系统的发电效率。

（6）集中式并网逆变系统中无冗余能力，如有发生故障停机，整个系统将停止发电。

3组串式逆变器主要优缺点和适应场合

组串式逆变器适用范围较广，屋顶光伏及地形较复杂大型发电系统中均可采用。

主要优势有：

（1）组串式逆变器采用模块化设计，每几个光伏子串对应一个逆变器，直流端具有最大功率跟踪功能，交流端并联并网，其优点是不受组串间模块差异，

和阴影遮挡的影响，同时减少光伏电池组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，最大程度增加了发电量，与相同容量集中式比较，发电量可提高约3%左右。

（2）组串式逆变器MPPT电压范围宽，一般为350-850V，组件配置更为灵活。在地形复杂、阴雨天，雾气多的地区，发电时间长，可充分利用西部光照时间长的特点。

（3）组串式并网逆变器的体积小、重量轻，搬运和安装都非常方便，不需要专业工具和设备，也不需要专门的配电室，在各种应用中都能够简化施工、减少占地，直流线路连接也不需要直流汇流箱和直流配电柜等。组串式还具有自耗电低、故障影响小、更换维护方便等优势。

（4）1MW容量的所有组串式并网逆变器THD谐波值的在满功率情况下大约为1.6%左右，绝对值与集中式逆变器相差无几，可满足电网公司对逆变器谐波的要求。

（5）逆变器采用IP65防护等级，具有很强的环境适应性。 主要缺点有：

（1）电子元器件较多，功率器件和信号电路在同一块板上，设计和制造的难度大，可靠性稍差。

（2）不带隔离变压器设计，电气安全性稍差，不适合薄膜组件负极接地系统。

（3）逆变器数量多，运行较长时间后总故障率可能会上升，系统监控建议到1MW单位处。

（4）单台逆变器可以实现零电压穿越功能，多机并联时，零电压穿越功能、无功调节、有功调节等功能实现的稳定性需要经过时间的考验。

（5）相对于集中式逆变器技术成熟、已经经过较长时间检验并已大规模应用于地面并网型光伏电站的优势，组串式逆变器运行业绩、生产厂家均较少。

4 集散式逆变器主要优缺点和适应场合

集散式逆变器适用范围较广，屋顶光伏及地形较复杂大型发电系统中均可采用。

主要优势有：

（1）施工将更加简单、快捷；

（2）每MW输入MPPT路数将高达48路，有效地解决了因为组件并联失配带来的发电损失；

（3）输入电压范围更宽，可最大限度的利用光能，工作电压范围将从传统逆变器的450VDC-850VDC，拓宽到300VDC-850VDC； （4）具备更高的转换效率，最大转换效率>99.1%；

（5）全新的功率电路设计，面向工业应用的高可靠性设计方案； （6）完善的故障保护机制及故障诊断功能；

（7）智能MPPT优化器集成智能优化及监控功能，降低维护工作量； （8）更小体积，节约占地面积，降低建设成本； （9）统一的智能监控系统，维护更加方便。

主要缺点有：

（1）市场对其认知度不高；

（2）运行业绩、生产厂家较少,未经过较长时间运行检验； （3）对能否满足电网AGC/零电压穿越要求尚需相关实验验证；

（4）对逆变器及其智能汇流箱之间是否能有可靠和及时配合尚需一段时间运行验证。

5 集中式、组串式和集散式逆变器参数对比表

以500kW集中式逆变器,50kW组串式逆变器和1000kW集散式逆变器为例的参数对比表如下：

技 术 参 数 额定输出功率 最大效率 欧洲效率 中国效率 MPPT数量/MW MPPT电压范围 最大输入功率 最大输入电压 单位 kW % % % 路 V kW V 500kW集中式逆变器 500 99 98.3 98.2 2~8 450~850 560 1000 40kW组串式逆变器 47 99 98.4 98.2 4 200~1000 53.5 1100 1MW集散式逆变器 1000 99 98.45 98.2 48 300~850 1116 1000 最大输入电流 最大输入路数 最大输出功率 最大输出电流 额定输出电压 额定输出频率 最大总谐波失真 工作温度 夜间自耗电 最高工作海拔 相对湿度（无冷凝） 噪音 功率因数 A 路 kW A V Hz % ℃ W m % dB 1120 8 550 1008 315 50 ＜3 -40~+55 ＜100 6000 0~95 ＜65 0.9（超前）~0.9（滞后） 70 8 52.5 60.8 500 50 ＜3 -40~+60 ＜1 4000 0~100 33 0.8（超前）~0.8（滞后） RS485或PLC电力载波 自然对流 IP65 1395 14 1100 1323 500 50 <2 -40～+55 <25 5000 0~100 ＜65 0.9（超前）~0.9滞后） 通信接口 冷却方式 防护等级 RS485 温控强制风冷 IP21 RS485/RS235 强制风冷 IP20 6 方案比选结论

综上所述， 集中式逆变器技术非常成熟，散热、降损等措施完善，业绩多，运行时间长且稳定，制造厂家众多，彼此间竞争非常激烈，设备市场价格呈稳步下滑趋势。

组串式逆变方案每MW光伏单元MPPT跟踪路数远大于集中式逆变方案，尤其适合于屋顶分布式光伏、复杂山地地形地面光伏项目，但其价格略高于集中式逆变器。

集散式逆变器属于新技术流派，它是逆变器行业中一个新的概念、新的发展方向，也是一个新的可供业主选择方案，其每MW光伏单元MPPT跟踪路数也远大于集中式逆变方案，目前市场对其认知度不高，运行业绩、生产厂家也较少,其性能、电网安全要求、可靠性和寿命都尚需经过一段时间运行检验。