近日,行業(yè)內對于組串式與集中式逆變器的故障率、可靠性眾說紛紜。本文將從以下幾個角度詳細分析,拋磚引玉。
1、系統(tǒng)可靠性基本原理差異
組串式方案組件和逆變器直接相連,逆變器輸出通過升壓變接入電網,輸變電鏈路設備少,直流線纜短,輸電主要以交流線纜為主;集中式方案主要設備有直流匯流箱、直流配電柜、逆變器及升壓變,輸變電鏈路設備多,輸電線路直流線纜較多。本文將從以下幾個方面分析系統(tǒng)方案可靠性原理差異。
1.1、直流和交流線路對系統(tǒng)安全性能的影響
直流電特點是易產生拉弧故障且不易熄滅,存在無法撲滅的風險,因為只要有光照,就會有電流產生,危害性大;交流電由于存在過零點,即使發(fā)生電弧故障,電弧也會在過零點處熄滅,危害性小。
1.2、系統(tǒng)故障響應時間
交流側出現(xiàn)短路故障時,由于能量來自于電網,能量足夠大,電氣保護設備可及時跳脫,切斷短路路徑,保護用電設備;直流側短路時,由于故障電流小,且斷路器常有降額設計,斷路器不能快速保護切斷短路路徑,其間可能出現(xiàn)絕緣老化、軟化,進而引發(fā)火災。
由于交流電技術已發(fā)展了100多年,發(fā)電技術穩(wěn)定、成熟,應用范圍廣,與之相關的電器件也已發(fā)展成熟。而光伏直流電保護技術積累少,有很多亟待解決的技術難題;且直流電壓范圍廣,能量差異較大,相關應用器件發(fā)展還不成熟,如用于高壓直流保護的器件,只有極少數(shù)廠家才能提供。1.4、系統(tǒng)關鍵器件選型
當前,逆變器器件選型時,部分廠家為追求低成本,交流斷路器用在集中式逆變器直流側的現(xiàn)象非常普遍,這樣會給系統(tǒng)帶來極大的安全隱患。首先,由于交流電和直流電電壓等級不同,交流斷路器用于直流場景,工作電壓超出器件額定電壓,長期使用會造成斷路器功能失效,安全隱患大;其次,由于直流電壓等級高,工作電流大,斷路器切斷過程易產生電弧,直流和交流特點不同,斷路器滅弧裝置設計也勢必不同,當交流斷路器應用在直流場景時,直流電弧不能有效熄滅,如果電弧持續(xù)太久(幾十ms),則會產生爆炸事故。
1.5、分析對比
從以上系統(tǒng)角度分析可知,組串式逆變器比集中式逆變器可靠性更好,組串式方案比集中式方案更安全、更可靠。據(jù)統(tǒng)計,集中式逆變器幾乎每月都有起火燒毀的重大事故;而組串式直流線纜很短,交流部分安全性經過100多年驗證,全球范圍至今10G以上組串式電站,還未聽說發(fā)生過嚴重的起火事故。