组串式逆变器“吞吐”能力决定电站收益

组件容量与逆变器容量还按照1:1设计吗?如果是，你就out了。

组件容量对逆变器的容量比称为容配比，当容配比大于1时称为超配。超配的好处已经被实际反复验证，并被行业所广泛接受。目前国内光伏电站中常见的容配比已经达到1.05-1.1，部分电站已达到1.2以上。这是因为容配比和光照资源强相关，我国幅员辽阔，光照分布不均匀，不同地区的最佳容配比有较大差异。

当前中国光伏市场的发展趋势是“从西到东”和“补贴下调”，即光伏电站逐渐从光照资源较好的Ⅰ类资源区向光照资源较差的II、III、IV类资源区转移;且光伏电价逐年下调对投资收益造成严重影响。面对如此趋势，如何最大化降低系统成本，提升发电量，是光伏行业的核心诉求。通过系统精细化设计，尤其正确的容配比设计更是可以大幅度降低系统初始投资成本，例如按照1.2:1的配置比例，100MW组件只需要83MW的逆变器和箱变，这样省下的17MW逆变器和箱变等电气设备成本就是客户获得的纯利润，何乐而不为呢?

面对较高容配比的需求，在选择组串式逆变器时，其直流输入和交流输出能力，即逆变器的“吞吐”能力成为逆变器选型的重要依据。为什么超配和组串式逆变器的“吞吐”能力有关呢?我们来看两个案例。

实例表明组串逆变器的“吞吐”能力影响电站收益

正面案例：Ⅰ类资源区，光照资源好

四川小金县某50MW光伏电站，采用60kW组串式逆变器，单台逆变器直流侧配置62.92kWp的组件，即组件与逆变器容配比为1.05:1，由于项目建设地辐照度高，逆变器实际最大输出有功功率高达66.1kW，即逆变器长期1.1倍过载运行，如图1(a)所示。

反面案例：III、IV类资源区，光照资源差

湖北某电站采用30kW组串式逆变器，由于所选逆变器的直流输入能力不足，单台逆变器直流侧最大只能配置30kWp的组件，即容配比1：1。当光照资源相对较差，即使在全年辐照最高时，逆变器实际输出功率也仅为25kW，如图1(b)所示。逆变器及变压器等电气系统长期轻载运行，系统利用率和效率均大大降低。

图1 实际电站逆变器运行分析

由以上两个实际案例可知，(1)超配可以大幅度降低系统成本、提高收益;未超配时系统利用率降低，逆变器容量造成浪费;(2)在超配设计时，组串式逆变器不仅直流侧需要足够的输入端子数量，同时交流输出还需要一定的过载能力，即逆变器的“吞吐”能力非常关键。

正确选择组串式逆变器的“吞吐”能力，才能提升电站发电收益

对于光照条件好的部分Ⅰ类资源区，逆变器需要有良好的过载能力，即“吐”的能力要求较高;而在光照资源相对较差的其他资源区，则需要逆变器的直流侧能接入更多的组件，要有足够的输入端子数量，即对“吞”的能力要求较高。

1具备更强的交流侧过载能力

如正面案例所述，当辐照度或温度等环境条件变化时，组件输出功率会超过规格书中标定的最大功率，即“组件超发”，此种情况通常发生在部分光照资源较好的部分Ⅰ类资源区，这就要求逆变器需具备将组件能量全部转化的能力，即对逆变器“吐”的能力要求较高。否则将会出现弃光的现象，降低发电量，影响用户收益，如图2(a)所示。

图2 50kW组串式逆变器合理设计的价值

2具备更强的直流侧接入能力

在光照资源较差的II、III、IV类地区，若逆变器接入组件容量等于或小于逆变器交流功率额定值时，逆变器、变压器及后端电气系统将长期处于轻载，大大降低系统利用率，间接地增加了系统投资成本。如图2(b)所示，对于50kW的逆变器，如果接入50kW的组件，实际输出将小于50kW。

上述分析仅仅是考虑了光照资源，但在实际光伏系统中，由于灰尘遮挡，组件输出至少降低2-3%，再考虑到组件衰减、电缆损耗等因素，实际传输到逆变器输入端的直流功率又会减少5-10%左右。此外，根据1.6MW典型系统设计方案成本计算表明，50kW组串式逆变器直流侧接9串方案比8串方案，逆变器数量减少了12%以上，可节省系统初投资0.07元/W，100MW可节约初始投资700万，这便是逆变器较高的“吞”能力带来的好处，如图3所示。

图3 直流侧接入不同路数对系统成本的影响

因此，对于II、III类资源区，一般推荐逆变器接入的组件容量是逆变器额定容量的1.2倍以上，即逆变器的直流侧需要配置足够的输入端子，保证可以接入1.2倍以上的组件。

如何从系统角度降低成本是电站投资者的核心诉求。合理地选择组件与逆变器的容量配比是提高系统部件利用率，降低系统初始投资的有效途径。合理的容配比设计，最关键的是逆变器的“吞吐”能力，即逆变器的额定容量与交直流输入输出匹配设计是否合理。一方面需要逆变器直流输入端有足够的输入端子，可以接入更多的组件，保证在光照资源较差的地区系统利用率最大化，同时交流侧有一定的过载能力，确保系统不降额，最大化的降低系统初始投资，提升电站整体收益。