近期SMA中國·兆伏愛索發(fā)布了全新的50kW/60kW光伏組串逆變器新產(chǎn)品：SMA兆伏愛索50000/60000。本文針對該產(chǎn)品可以提供的解決方案進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。
一、電站類型與挑戰(zhàn)
光伏電站根據(jù)應(yīng)用場景有不同的類型，也有各自的專屬特點(diǎn)。大致可以分為荒漠地面電站、山坡電站、水面電站、農(nóng)光互補(bǔ)電站、工商業(yè)屋頂電站以及戶用屋頂電站。
◇荒漠地面電站容量大、投資大，地勢平整、朝向一致，但面臨土地稀缺和補(bǔ)貼下降導(dǎo)致進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本的挑戰(zhàn)；
◇山坡電站依山而建，地形復(fù)雜、朝向不一，交通基礎(chǔ)較差；其挑戰(zhàn)在于防火安全、失配解耦、基礎(chǔ)建設(shè)成本高，安裝調(diào)試運(yùn)維難；
◇水面電站主要特點(diǎn)是建于水面之上，而水體是導(dǎo)電的，并且濕度較大，因此對于系統(tǒng)電氣安全和人員安全提出了更高的要求；
◇農(nóng)光互補(bǔ)是一種新型的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和光伏電站融和的產(chǎn)業(yè)模式，對電站安全和人員也有較高的要求。電磁輻射對農(nóng)作物的生產(chǎn)是否有影響，尚未有定論，但還不能排除這種可能性。選擇一款電磁兼容性表現(xiàn)好的逆變器總是沒錯的。
◇工商業(yè)屋頂光伏電站離人和財產(chǎn)都比較近，一般溫度比較高，需要電站具有較高的安全和環(huán)境友好性。
各種類型的光伏電站都有不同的實(shí)現(xiàn)形式，因?yàn)橥恋鼐o張、限電以及補(bǔ)貼的因素，像水面、農(nóng)光互補(bǔ)，屋頂?shù)确植际焦夥娬驹絹碓绞艿酵顿Y者的青睞。對于以上各種電站類型，SMA中國都有相應(yīng)的逆變器產(chǎn)品和解決方案方案。
二、逆變器選型考量
光伏電站的核心目標(biāo)就是降低度電成本，使得電站投資收益最大化。也就是要能夠多賺錢、快賺錢。但是如果一個光伏電站不夠安全、電能質(zhì)量不好、或者不能適應(yīng)電網(wǎng)，會導(dǎo)致電站經(jīng)常性的不工作，很難相信這個電站的投資收益能夠得到保障。
發(fā)電量影響因素眾多，按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以用五點(diǎn)四段法進(jìn)行分析。按階段分為兩大部分。一部分考慮組件能夠接受到多少輻照？另一部分則考慮系統(tǒng)能夠發(fā)出多少電？前者影響因素主要為輻照條件、氣候環(huán)境、組件本身以及支架類型；后者影響因素有線纜損耗、逆變器效率、適配效率和MPPT效率、系統(tǒng)可靠性和在線率。因此發(fā)電量指標(biāo)是一個多因素關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)結(jié)果，提升發(fā)電量需要電站設(shè)計在各個環(huán)節(jié)都要有專業(yè)的考量。
逆變器雖然在系統(tǒng)的價值占比不大，但作為光伏電站的控制核心，類似于電腦的CPU，其作用卻是十分關(guān)鍵的。
組串失配后的IV曲線疊加會造成總的功率衰減，并會引起最大功率點(diǎn)的多峰效應(yīng)。采用多MPPT技術(shù)可以將不一致組串進(jìn)行解耦，將其相互影響降到最低，是解決各種組串失配和不一致性的有效方案；SMA先進(jìn)的多峰算法可以準(zhǔn)確的找到真實(shí)的最大功率點(diǎn)，避免落入假峰值的陷阱；環(huán)境發(fā)生變化時，陣列的最大功率點(diǎn)也會發(fā)生瞬變，SMA快速的動態(tài)MPPT相應(yīng)可以保證快速而準(zhǔn)確的定位最大功率點(diǎn)。
高精度MPPT控制技術(shù)
最大效率高并不代表發(fā)電量就高。光伏系統(tǒng)是一個時變的隨機(jī)系統(tǒng)，工作狀態(tài)不可能穩(wěn)定在最大功率點(diǎn)。好的逆變器效率曲線應(yīng)該具備以下特點(diǎn)：
1.曲線上升快，弱光性能好；
2.曲線平緩，全負(fù)載范圍內(nèi)都有很好的效率表現(xiàn)；
3.不同直流電壓下的效率曲線重合度好，在不同直流電壓下的都有較一致的效率表現(xiàn)；
國內(nèi)外都用加權(quán)效率來衡量逆變器的效率，如歐洲效率和中國效率。中國效率適合在一類光照資源地區(qū)衡量，其實(shí)在中國中東部，歐洲效率可能更合適。
目前國內(nèi)集中型逆變器方案大多還是以1MW子陣單元來設(shè)計，而組串式可以1.6MW子陣來設(shè)計。1.6MW子陣相對1MW子陣系統(tǒng)成本可以降低0.1元/W；經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計和布局，SMA兆伏愛索60000可以節(jié)省一部分線纜成本，內(nèi)置PID模塊相對外置PID模塊也可以節(jié)省一定的成本?？傮w衡量，采用SMA兆伏愛索60000的系統(tǒng)成本與1MW集中式方案很接近。但同時可以實(shí)現(xiàn)快速安裝、省卻吊裝；快速并網(wǎng)調(diào)試、減少調(diào)試周期。
SMA兆伏愛索50000/60000組串式逆變器采用IP65封裝，不需要日常巡檢；智能化設(shè)計可以實(shí)現(xiàn)自診斷并進(jìn)行故障定位，可以通過換機(jī)的方式快速排出故障，對維護(hù)人員的專業(yè)性要求也很低。同時故障影響面積小，可以將故障引起的發(fā)電量損失降到最低。這樣可將運(yùn)維的人力從專業(yè)性較高的硬件維護(hù)的繁重工作中解放出來，利用更多的時間來做整個電站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理的智能運(yùn)維上，從而提高運(yùn)維效率并降低運(yùn)維成本。維護(hù)成本最終還是取決于逆變器的品質(zhì)和可靠性，SMA35年的市場經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)證明了其品牌下逆變器的可靠性。
維護(hù)成本比較
系統(tǒng)安全是電站持續(xù)發(fā)電創(chuàng)收的前提。SMA兆伏愛索50000/60000秉承了SMA一貫的高要求。內(nèi)置SMA專利的絕緣監(jiān)測和RCD保護(hù)，專業(yè)的過電壓保護(hù)模塊，嚴(yán)苛的商用級電磁兼容性，組串監(jiān)測技術(shù)、智能自診斷技術(shù)等。通過預(yù)防、報警、定位的措施來保證系統(tǒng)的電氣安全。
隨著光伏電站在電力系統(tǒng)的滲透率越來越高，要求逆變器不但能夠適應(yīng)電網(wǎng)，還要能主動參與電網(wǎng)的調(diào)節(jié)，來穩(wěn)定電網(wǎng)的電壓和頻率。德國光伏的裝機(jī)容量已經(jīng)超過50%的總電力供應(yīng)，SMA是IEC并網(wǎng)規(guī)范的積極推者，是行業(yè)內(nèi)并網(wǎng)規(guī)范的領(lǐng)導(dǎo)者，SMA主導(dǎo)和推動了很多IEC國際標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的很多內(nèi)容也引用或參考了IEC標(biāo)準(zhǔn)。隨著國內(nèi)分布式的快速發(fā)展，相信會有越來越多的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)向國際標(biāo)準(zhǔn)對齊。
SMA兆伏愛索50000/60000逆變器具有優(yōu)秀的超配能力，直流側(cè)配備了10/12路組串的接入，支持120%的直流過載。因?yàn)楹芏嗟貐^(qū)的輻照條件達(dá)不到組件的STC條件，組件功率會一定的速度衰減，逆變器輸出交流功率前存在直流線纜損耗以及逆變器損耗，而且固定支架組件傾角不是最高輻照日的最佳傾角，而是全年平局輻照度接受的最佳傾角。基于以上原因，在電站設(shè)計可以進(jìn)行直流側(cè)超配，即組件功率大于逆變器的額定輸出功率。合理的超配可以提升發(fā)電量、提高IRR、降低LCOE；合理的超配，可以最大化逆變器的利用率，節(jié)省逆變器和相應(yīng)的BOS成本。當(dāng)然，超配一定要合理，根據(jù)不同地區(qū)的光資源水平，合理設(shè)置超配比例。同時逆變器必須具有強(qiáng)有力的散熱能力，因?yàn)樵诔淝闆r下，逆變器會有更多時間工作在滿載或者接近滿載的狀態(tài)。
區(qū)別于傳統(tǒng)升壓方式，SMA兆伏愛索50000/60000逆變器采用了夜間反充電的方式進(jìn)行組件的PID效應(yīng)修復(fù)。傳統(tǒng)升壓方式有高壓風(fēng)險，必須要變壓器進(jìn)行電氣隔離，集中預(yù)防，失效風(fēng)險高，只能適用于IT配電系統(tǒng)，外置設(shè)備增加成本和安裝成本。SMA兆伏愛索50000/60000所采用的方案是SMA的專利技術(shù)，相對于傳統(tǒng)升壓方式有一系列的優(yōu)勢：內(nèi)部集成，出廠前預(yù)裝，省卻外部接線施工；充電電流小，功耗低；自動啟停；分布式補(bǔ)償，可精確修復(fù)到組串；無配電系統(tǒng)限制，可用于任何電網(wǎng)制式；安全可靠，具有10mA接觸電流保護(hù)，與逆變器同安全標(biāo)準(zhǔn)。
SMA兆伏愛索50000/60000逆變器可實(shí)現(xiàn)在55℃的環(huán)境溫度下不限發(fā)功率，這種優(yōu)秀的散熱能力非常適合高溫的應(yīng)用場合，比如東部的水面電站、屋頂電站等。再加上一些輔助安裝設(shè)施，使得逆變器避免陽光直射和置于通風(fēng)處，還可實(shí)現(xiàn)更高的不限發(fā)的環(huán)境溫度。
對于工商業(yè)屋頂?shù)蛪翰⒕W(wǎng)項(xiàng)目，SMA兆伏愛索50000具有很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。相比于集中式，省卻了直流匯流箱和變壓器，通過合理的過配可以節(jié)省逆變器和線纜成本，同時配電房不用進(jìn)行改造，節(jié)省改造成本。其系統(tǒng)成本會比集中式低約0.15W/元。因?yàn)閱螜C(jī)功率大，可以節(jié)省逆變器和BOS成本，所以比其他廠家36kW組串式逆變器的系統(tǒng)成本節(jié)省0.15元/W。
對于大型中壓并網(wǎng)的電站，采用SMA兆伏愛索60000的系統(tǒng)成本與集中式逆變器方案相比幾乎差不多，集中式逆變器方案約低0.01元/W。而比友商50kw組串式逆變器的系統(tǒng)成本低0.07元/W。
高效、可靠、智能一直是SMA中國·兆伏愛索持續(xù)堅持的宗旨，相信未來也會一直秉持，不斷創(chuàng)造產(chǎn)品驚喜。
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