组串式和集中式光伏逆变器性能对比2015.5.16
集中式光伏逆变器与组串式光伏逆变器优缺点对比分析
集中式光伏逆变器与组串式光伏逆变器优缺点对比分析光伏逆变器是光伏发电系统的重要组成部分，与一般逆变器相比，光伏逆变器具备最大功率点跟踪（MPPT）功能与针对电网平安的低电压穿越力量。
目前常见的光伏逆变器主要分为集中式光伏逆变器与组串式光伏逆变器。
那么集中式光伏逆变器与组串式光伏逆变器哪种好呢？下面一起来看看集中式光伏逆变器与组串式光伏逆变器的优缺点分析。
集中式光伏逆变器集中式光伏逆变器是将光伏组件产生的直流电汇总转变为沟通电后进行升压、并网，因此逆变器的功率都相对较大，光伏电站中一般采纳500kW以上的集中式逆变器。
集中式光伏逆变器的设备功率在50KW到630KW之间，功率器件采纳大电流IGBT，系统拓扑结构采纳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，防护等级一般为IP20。
体积较大，室内立式安装。
集中式光伏逆变器的优点：1．功率大，数量少，便于管理；元器件少，稳定性好，便于维护； 2．谐波含量少，电能质量高；爱护功能齐全，平安性高；3．有功率因素调整功能和低电压穿越功能，电网调整性好。
集中式光伏逆变器的缺点：1．集中式逆变器MPPT电压范围较窄，不能监控到每一路组件的运行状况，因此不行能使每一路组件都处于最佳工作点，组件配置不敏捷；2．集中式逆变器占地面积大，需要专用的机房，安装不敏捷； 3．自身耗电以及机房通风散热耗电量大。
组串式光伏逆变器组串式光伏逆变器是将光伏组件产生的直流电直接转变为沟通电汇总后升压、并网，因此逆变器的功率都相对较小，光伏电站中一般采纳50kW以下的组串式光伏逆变器。
组串式逆变器功率小于100KW，功率开关管采纳小电流的MOSFET 或IGBT，拓扑结构采纳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。
组串式光伏逆变器的优点：1．不受组串间模块差异，和阴影遮挡的影响，同时削减光伏电池组件最佳工作点与逆变器不匹配的状况，最大程度增加了发电量； 2．MPPT电压范围宽，组件配置更加敏捷；在阴雨天，雾气多的部区，发电时间长；3．体积较小，占地面积小，无需专用机房，安装敏捷；4．自耗电低、故障影响小。
组串式逆变器与集中式逆变器的区别
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集中式逆变器和组串式逆变器
集中式逆变器和组串式逆变器集中式逆变器与组串式逆变器：哪个更适合你？哎呀，听说你最近在研究太阳能发电系统的事儿？这可是个大好事儿，毕竟绿色能源有利于咱们的地球嘛。
今天咱们就聊聊两种常见的逆变器类型：集中式逆变器和组串式逆变器，看看它们分别有什么特点，哪个更适合你。
1. 集中式逆变器集中式逆变器，顾名思义，就是把所有太阳能板的电流“集中”到一个大逆变器里。
这个大逆变器就像一个老大哥，负责把从太阳能板上来的直流电转换成交流电，然后送到电网里。
这个老大哥的工作非常重要，毕竟它得保证电能转换得又快又好。
1.1 优点首先，集中式逆变器的处理能力特别强。
就像一个全能的工作狂，能处理很多很多的电力。
所以如果你家里太阳能板特别多，集中式逆变器能搞定一切，不需要担心电流过多的问题。
此外，集中式逆变器通常比较耐用，毕竟它不是一个个小玩意儿，而是一个大块头，能承受更多的挑战。
还有一个好处就是维护相对简单。
你只需要定期检查一个逆变器，不需要跑来跑去地检查多个小设备。
真是省心省力啊！而且，一旦集中式逆变器出了问题，虽然修起来可能有点麻烦，但毕竟只有一个大头需要维修，也比多个小头维修要方便一些。
1.2 缺点不过，集中式逆变器也有它的短板。
首先，如果逆变器坏了，那你的整个系统就得停摆。
就像大车开坏了，整车都不能跑了。
这对于依赖太阳能的家庭来说，可能会影响到电力供应。
此外，这种逆变器对太阳能板的布置要求比较高。
如果太阳能板的布置不够均匀，可能会影响发电效率。
2. 组串式逆变器组串式逆变器，这名字听起来是不是有点复杂？其实它的工作原理很简单。
它把太阳能板分成小组，每组的电流都通过一个小逆变器来处理。
这样就像把一大堆活分给几个小伙伴做，每个人负责自己的一部分。
2.1 优点组串式逆变器的最大好处就是灵活性强。
就像一群小伙伴合作，每个人都有自己的工作空间。
如果某一组的逆变器出了问题，其他组的发电不会受到影响。
这样，你的太阳能系统可以继续运转，即使某个小部分出现了小问题，也不会影响整体的电力供应。
集中式与组串式光伏电站的对比分析
集中式与组串式光伏电站的对比分析作者：韦文君来源：《工业技术创新》2016年第04期摘要：太阳能光伏发电的特点是资源丰富、清洁、不受资源分布地域限制等，所以光伏发电产业在我国迅猛发展，现有多种光伏电站形式。
本文从结构与安全风险两方面，对比分析了组串式与集中式两种应用广泛的电站解决方案；通过理论与实际案例结合，阐述了它们的特点，提出了光伏电站形式的选择依据，进一步指导光伏工程实践。
关键词：集中式；组串式；光伏电站；对比中图分类号：TK51 文献标识码： A 文章编号： 2095-8412 （2016） 04-818-06工业技术创新 URL： http：// DOI： 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.065Abstract： In today's society traditional energy sources dried up， human ecological environment worsening， solar photovoltaic power generation with rich resources， clean， do not accept the restriction of resource distribution of regional advantages， such as in the spotlight. In recent years， rapid development of photovoltaic industry in our country. More and more building photovoltaic power station site， there are many types of photovoltaic power station， how to choose the type of photovoltaic power station， has become a power station owners priority issues. In this paper， by analyzing the contrast group tandem with centralized two kinds of solutions to a wide range of power plant application， through the theory and actual case analysis of their differences，is only for discussion.Key words： Centralized； Set of String Type； Photovoltaic Power Station； Contrast引言近年来，我国太阳能产业发展很快，国内光伏累计装机容量已超过28GW，且增长速度每年大于10GW。
集中式光伏项目组串式逆变器vs集中式逆变器经济性、安全性分析对比
集中式光伏项目组串式逆变器vs 集中式逆变器经济性、安全性分析对比前言：对大型光伏电站投资成本和发电效益来说，逆变器作为并网光伏电站关键设备之一，其性能直接影响整个并网光伏电站的发电效益。
2022年组串式逆变器销量市场占比 78.3%，集中式市场占比21.7%。
央国企组串式框采占比89%。
组串式技术路线更符合客户需求，已成为行业主流方案。
综合比较组串式逆变器在安装费、发电量、自耗电、经济性、安全性五大方面综合收益表现更优。
详细对比如下：一、经济性对比：（以100MW广东省集中式地面电站300KW组串式逆变器与3150KW集中式逆变器对比）1、初始安装费对比：初始投资：子阵布局容配比一致情况下，组串式方案单设备价格相对较高。
但考虑线缆、施工成本后，综合系统初始投资成本组串式方案与集中式一体机方案基本持平。
2、发电量对比：组串式比集中式发电量至少高2%集中式(含集中式一体机) 方案只有1/2路MPPT，且MPPT跟踪电压范围窄，启动电压905V ， MPPT范围900V-1500V，对光伏阵列一致性要求高。
组串式采用多路MPPT设计，最大化减少组串失配损失；启动电压低，启动电压550VMPPT范围500V-1500V 有效发电时间更长。
(以100MW电站， 25年生命周期，年利用小时1050小时计算：100MW*1050小时*上网电价453元*25年*2%。
多收益2378.25万元)3、自耗电对比：组串式逆变器25年自耗电分析：因设备本体热源分散，待机自耗电5W，散热自耗电低，全场景适配；（外购电价按1.2元/千瓦时）0.005*24*365*25*1.2=1314元。
集中式逆变器再年自耗电分析：因设备本体散热风机等辅助大功率耗电，待机自耗电达到90W，运行自耗电更大；：0.11*24*365*25*1.2=28908元。
集中式较组串式多支出购电费2.76万元。
二、安全性对比：1、并网性能：集中式逆变器单级架构设计，无法满足GB/37408对高电压穿越的要求。
集中式逆变器和组串式逆变器之比较
集中式逆变器和组串式逆变器之比较——深圳恒通源1、逆变器方案对比（1）集中式逆变器：设备功率在50KW到630KW之间，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，防护等级一般为IP20。
体积较大，室内立式安装。
（2）组串式逆变器：功率小于30KW，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，可室外臂挂式安装。
2、系统主要器件对比（1）集中式逆变器：光伏组件，直流电缆，汇流箱，直流电缆，直流汇流配电，直流电缆，逆变器，隔离变压器，交流配电，电网。
（2）组串式逆变器：组件，直流电缆，逆变器，交流配电，电网。
3、主要优缺点和适应场合（1）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：●逆变器数量少，便于管理；●逆变器元器件数量少，可靠性高；●谐波含量少，直流分量少电能质量高；●逆变器集成度高，功率密度大，成本低；●逆变器各种保护功能齐全，电站安全性高；●有功率因素调节功能和低电压穿越功能，电网调节性好。
主要缺点有：●直流汇流箱故障率较高，影响整个系统。
●集中式逆变器MPPT电压范围窄，一般为450-820V，组件配置不灵活。
在阴雨天，雾气多的部区，发电时间短。
●逆变器机房安装部署困难、需要专用的机房和设备。
●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。
●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。
●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。
（2）组串式逆变器适用于中小型屋顶光伏发电系统，小型地面电站。
组串式VS集中式：光伏逆变器究竟选谁
2014年慕尼黑Inter Solar论坛上，资深光伏从业人士Manfred Bachler（曾是全球最大EPC厂商Phoenix Solar的首席技术官）提出了用组串式逆变器改造现存的集中式逆变器的方案，给出的结论是5～6年可收回改造成本，主要是因为集中式逆变器维护麻烦、可用性差，仅在可用度方面就比组串式逆变器差6%。
近日，行业内对于组串式与集中式逆变器的故障率、可靠性众说纷纭。
本文将从以下几个角度详细分析，抛砖引玉。
1、系统可靠性基本原理差异组串式方案组件和逆变器直接相连，逆变器输出通过升压变接入电网，输变电链路设备少，直流线缆短，输电主要以交流线缆为主；集中式方案主要设备有直流汇流箱、直流配电柜、逆变器及升压变，输变电链路设备多，输电线路直流线缆较多。
本文将从以下几个方面分析系统方案可靠性原理差异。
1.1、直流和交流线路对系统安全性能的影响直流电特点是易产生拉弧故障且不易熄灭，存在无法扑灭的风险，因为只要有光照，就会有电流产生，危害性大；交流电由于存在过零点，即使发生电弧故障，电弧也会在过零点处熄灭，危害性小。
1.2、系统故障响应时间交流侧出现短路故障时，由于能量来自于电网，能量足够大，电气保护设备可及时跳脱，切断短路路径，保护用电设备；直流侧短路时，由于故障电流小，且断路器常有降额设计，断路器不能快速保护切断短路路径，其间可能出现绝缘老化、软化，进而引发火灾。
1.3、关键设备成熟度由于交流电技术已发展了100多年，发电技术稳定、成熟，应用范围广，与之相关的电器件也已发展成熟。
而光伏直流电保护技术积累少，有很多亟待解决的技术难题；且直流电压范围广，能量差异较大，相关应用器件发展还不成熟，如用于高压直流保护的器件，只有极少数厂家才能提供。
1.4、系统关键器件选型当前，逆变器器件选型时，部分厂家为追求低成本，交流断路器用在集中式逆变器直流侧的现象非常普遍，这样会给系统带来极大的安全隐患。
首先，由于交流电和直流电电压等级不同，交流断路器用于直流场景，工作电压超出器件额定电压，长期使用会造成断路器功能失效，安全隐患大；其次，由于直流电压等级高，工作电流大，断路器切断过程易产生电弧，直流和交流特点不同，断路器灭弧装置设计也势必不同，当交流断路器应用在直流场景时，直流电弧不能有效熄灭，如果电弧持续太久（几十ms），则会产生爆炸事故。
组串式与集中式光伏电站安全对比
组串式与集中式光伏电站安全对比本文通过分析对比组串式与集中式两种应用广泛的电站解决方案，通过理论与实际案例分析它们的安全性差异，供业界探讨。
1组串式和集中式电站结构对比集中式光伏电站解决方案主要包括组件、直流汇流箱、直流配电柜、逆变器及其配套的逆变器房或集装箱体、箱式升压变等。
与集中式方案相比，组串式方案减少了直流设备和逆变房等配套设施，增加了交流汇流箱，缩短了高压直流的传输距离，国内主流的组串式方案更采用了无熔断器设计，自然散热的简洁方案。
图1组串式和集中式方案电站结构对比主要电气设备对比：电缆对比：2、组串式和集中式安全风险对比本文中分析的安全风险，是指光伏电站中可能引发火灾或对人身安全产生威胁的风险点。
根据前述中关于组串式与集中式的对比，最大差异就是交流和直流电缆距离的不同，而交流输电与直流输电在安全性有显著的差异。
直流供电主要用于于安全电压48V以下的控制系统及后备电源使用，或是特高压长距离直流输电（±400kV以上）工程中。
1000V直流输电是伴随着光伏的发展而兴起，其配套的相关电气设备还有待完善，甚至有部分厂家使用交流断路器充当直流断路器使用的情况。
在开关元件中，在发生故障时能够正确灭弧是衡量开关元器件最重要的一项技术指标。
由于交流系统存在过零点（注释：工业交流电每半周电流要过零一次，交流电流总是在电流过零时熄灭的），开关元件在断开故障电流时，能够利用过电压过零点进行灭弧，而且由于电弧的产生电压要比维持电压高得多，所以，交流电弧在过零点处熄灭后很难再产生。
而直流没有过零点，电压一直存在，电弧持续燃烧，必须拉开足够的弧长距离才能够可靠熄灭。
接线不良、电缆绝缘破损等也会引起拉弧，具有较高热能的电弧的出现使得电站存在一个火灾的隐患，也是光伏电站发生火灾的最主要因素。
从总体上看，交流系统部分相对成熟可靠，电站的安全性风险主要来自直流部分。
必须采取严谨的设计、减少直流系统长度，同时进行精心的电气设备选型，以保障电站安全。
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浅析组串式和集中式光伏逆变器安全可靠性
1、系统可靠性基本原理差异
组串式方案组件和逆变器直接相连，逆变器输出通过升压变接入电网，输变电链路设备少,直流线缆短，输电主要以交流线缆为主；集中式
方案主要设备有直流汇流箱、直流配电柜、逆变器以及升压变，输变电链路设备多，输电线路直流线缆较多。
笔者将从以下几个方面分析系统方案可靠性原理差异。
1.1直流和交流线路对系统安全性能的影响
直流电特点是易产生拉弧故障且不易熄灭，存在无法扑灭的风险，因为只要有光照，就会有电流产生，危害性大；交流电由于存在过零点，即使发生电弧故障，电弧也会在过零点处熄灭，危害性小。
1.2系统故障响应时间
交流侧出现短路故障时，由于能量来自于电网，能量足够大，电气保护设备可及时跳脱，切断短路路径，保护用电设备；直流侧短路时，由于故障电流小，且断路器常有降额设计，断路器不能快速保护，切
断短路路径，其间可能出现绝缘老化、软化，进而引发火灾。
图1-1 直流线缆间发生短路烧毁
图1-2直流断路器拉弧起火
1.3关键设备成熟度
由于交流电技术已经发展了100多年，发电技术稳定、成熟，应用范围广，与之相关的电器件也已发展成熟；而直流电是随着光伏行业才逐步发展起来的，技术积累少，有很多亟待解决的技术难题；且直流电压范围广，能量差异较大，相关应用器件发展还不成熟，如，用
于高压直流保护的器件，只有极少数厂家才能提供。
1.4系统关键器件选型
当前，逆变器器件选型时，部分厂家为追求低成本，交流断路器用在集中式逆变器直流侧的现象非常普遍，这样会对系统带来极大的安全隐患；首先，由于交流电和直流电电压等级不同，交流断路器用于直流场景，则工作电压超出器件额定电压，长期使用会造成断路器功能失效，安全隐患大；其次，由于直流电压等级高，工作电流大，断路器切断过程易产生电弧，直流和交流特点不同，断路器灭弧装置设计也势必不同，当交流断路器应用在直流场景时，直流电弧不能有效熄灭，如果电弧持续太久（几十毫秒），则会产生爆炸事故。
从以上系统角度分析可知，组串式逆变器比集中式逆变器可靠性更好，组串式方案比集中式方案更安全，更可靠。
据统计，集中式逆变器几乎每月都有起火烧毁的重大事故，而组串式直流线缆很短，交流部分安全性经过一百多年验证，全球范围至今10G以上组串式电站，也未听说发生过严重的起火事故。
2、逆变器失效率差异
集中式逆变器和组串式由于功率等级不同，其结构特点、散热方式、
以及防护等级等都会有所不同，从而整机失效率也会有差异。
2.1组串式逆变器失效率
业界一些知名的组串式逆变器厂家按照25年系统可靠运行设计，采用自然散热方式，无外置风扇，实现内外部的环境隔离，防护等级达IP65，可以使内部器件保持在无尘和稳定的环境中运行，大大降低了温度、风沙、湿气、盐雾等外部环境对器件寿命的影响，可靠性大大增强。
同时系统无易损部件，无熔丝等需定期更换的器件，整机故障率小于1%，实现了系统免维护。
2.2集中式逆变器失效率
集中式逆变器方案一般采用常规的土建房或集装箱式机房，防护等级IP54，但因机房普遍采用直通风式散热方案，实际只能达到IP44或者更低，无法阻挡风沙、灰尘和腐蚀性气体进入逆变器，因此集中式逆变器内部电路器件容易暴露在恶劣的工作环境下，如灰尘在逆变器内电路板、端子排等的累积会造成爬电距离减小，最终造成放电、起火等安全风险；湿尘在PCB或元器件间易形成漏电效应和腐蚀效应，造成信号的异常或高压拉弧打火，还有可能造成电网对PE的短路，引起逆变器异常关机或炸毁；同时逆变器风扇是易损件，平均使用寿命约为5年左右。
北方很多电站是在戈壁滩上建设，其实际是典型的盐碱地，灰尘中含大量的盐离子成分。
在昼夜间歇工作模式下，发生腐蚀和漏电的概率比常规的电气设备大很多；据统计，集中式逆变器失效率大于3%。
图2-1 逆变器机房的灰尘
图2-2 逆变房内直流柜内部的灰尘
图2-3 某户外电站逆变器风扇积尘腐蚀示意图
通过以上几方面对比分析知，集中式逆变器失效率是组串式逆变器的3倍以上，组串式逆变器相比集中式逆变器，可靠性更高，系统稳定性更好。
3、逆变器散热原理差异
由于功率等级不同，组串式逆变器和集中式逆变器发热程度也会有很大差异，逆变器散热方式，决定着产品整机可靠性。
3.1热产生机理差异
组串式逆变器单个功耗数百瓦，可以实现自然散热设计，且可满足6 0℃环境温度下可靠运行；集中式逆变器，尤其是10尺集装箱方案，1MW的损耗高达30千瓦，相当于有30个1千瓦的电炉丝在10尺集装箱内部烘烤，单靠几个风扇是很难实现可靠散热的，极大地增加了烧机的风险。
3.2应用环境对逆变器散热影响
西部地面电站，组串式逆变器安装在组件上，环境开旷、通风好，逆
变器散热良好；集中式逆变器安装在机房中，由于西北地区风沙严重，集中式逆变器机房中积灰导致防尘网堵塞、整机散热性能变差，大功耗器件温度急剧上升，引起温度告警，更严重会导致内部IGBT器件损坏，设备不断重启，甚至烧坏。
表3-1为西北地面电站逆变器温度测试结果，从表格可知，由于集中式逆变器安装于机房内，温升比组串式高，在炎热夏天，机房内温度超过50度是经常的事情，集中式逆变器柜体内温度更高更恶劣，而高温带来的是器件寿命降低、整机降额运行，甚至炸机隐患。
今年上半年以来，几乎每个月都有因为散热问题，集中式逆变器出现炸机等严重事故。
表3-1 西北地面电站逆变器温度测试表格
4、逆变器可用度和可维护性
逆变器作为光伏发电系统的核心部件，期可用度和可维护性对光伏系统可靠性、发电量、发电收益产生决定性作用。
以下从两方面对比分析集中式逆变器和组串式逆变器对系统可靠性的影响。
4.1可用度
欧洲应用的顶级组串式逆变器，其MTBF可以做到35万小时，年失效率均在1%以下，部份厂家可以做到低于0.5%，而集中式常规的
MTBF一般只能做到5万到10万小时。
4.2可维护性
故障发生时，集中式一般需要厂家的专业人员到场定位及维修，处理时间长，发电量损失大；而组串式逆变器，可直接由现场运维人员进行更换处理，简单快捷，先保证发电，然后再对故障机器进行分析、维修。
表4-1说明了集中式逆变器和组串式逆变器故障维护差异及对系统的影响程度。
通常，由于受软件和硬件匹配等影响，集中式逆变器必须使用原厂家的备件，一旦厂家倒闭，未来维护将会被迫中断；而组串式逆变器
5年维保期内，免费替换，质保期外的故障机器，可以借助现代物流平台，返厂维修，仅需收取少量维修费用；若某些组串式品牌若干年后倒闭或不存在了，也可以重新更换一台其他品牌的组串式逆变器，更换成本较低，对系统整体发电量的影响甚微。
因此组串式逆变器维护成本远低于集中式逆变器。
图4-1显示了集中式逆变器和组串式逆变器故障修复时对发电量的影响。
表4-1 故障发生时，集中式和组串式逆变器影响对比
图4-1集中式和组串式逆变器故障修复时修复时发电站影响对比。