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SMA兆伏爱索50000/60000系统解决方案
12/09/2016 | 专题栏目
近期SMA中国·兆伏爱索发布了全新的50kW/60kW光伏组串逆变器新产品：SMA兆伏爱索50000/60000。本文针对该产品可以提供的解决方案进行了详细的阐述。
一、电站类型与挑战
光伏电站根据应用场景有不同的类型，也有各自的专属特点。大致可以分为荒漠地面电站、山坡电站、水面电站、农光互补电站、工商业屋顶电站以及户用屋顶电站。
荒漠地面电站容量大、投资大，地势平整、朝向一致，但面临土地稀缺和补贴下降导致进一步降低系统成本的挑战；
山坡电站依山而建，地形复杂、朝向不一，交通基础较差；其挑战在于防火安全、失配解耦、基础建设成本高，安装调试运维难；
水面电站主要特点是建于水面之上，而水体是导电的，并且湿度较大，因此对于系统电气安全和人员安全提出了更高的要求；
农光互补是一种新型的现代农业和光伏电站融和的产业模式，对电站安全和人员也有较高的要求。电磁辐射对农作物的生产是否有影响，尚未有定论，但还不能排除这种可能性。选择一款电磁兼容性表现好的逆变器总是没错的。
工商业屋顶光伏电站离人和财产都比较近，一般温度比较高，需要电站具有较高的安全和环境友好性。各种类型的光伏电站都有不同的实现形式，因为土地紧张、限电以及补贴的因素，像水面、农光互补，屋顶等分布式光伏电站越来越受到投资者的青睐。对于以上各种电站类型，SMA中国都有相应的逆变器产品和解决方案方案
二、逆变器选型考量
光伏电站的核心目标就是降低度电成本，使得电站投资收益最大化。也就是要能够多赚钱、快赚钱。但是如果一个光伏电站不够安全、电能质量不好、或者不能适应电网，会导致电站经常性的不工作，很难相信这个电站的投资收益能够得到保障。
发电量影响因素众多，按系统结构可以用五点四段法进行分析。按阶段分为两大部分。一部分考虑组件能够接受到多少辐照？另一部分则考虑系统能够发出多少电？前者影响因素主要为辐照条件、气候环境、组件本身以及支架类型；后者影响因素有线缆损耗、逆变器效率、适配效率和MPPT效率、系统可靠性和在线率。因此发电量指标是一个多因素关联的系统结果，提升发电量需要电站设计在各个环节都要有专业的考量。
逆变器虽然在系统的价值占比不大，但作为光伏电站的控制核心，类似于电脑的CPU，其作用却是十分关键的。
组串失配后的IV曲线叠加会造成总的功率衰减，并会引起最大功率点的多峰效应。采用多MPPT技术可以将不一致组串进行解耦，将其相互影响降到最低，是解决各种组串失配和不一致性的有效方案；SMA先进的多峰算法可以准确的找到真实的最大功率点，避免落入假峰值的陷阱；环境发生变化时，阵列的最大功率点也会发生瞬变，SMA快速的动态MPPT相应可以保证快速而准确的定位最大功率点。
高精度MPPT控制技术
最大效率高并不代表发电量就高。光伏系统是一个时变的随机系统，工作状态不可能稳定在最大功率点。好的逆变器效率曲线应该具备以下特点：1.曲线上升快，弱光性能好；2.曲线平缓，全负载范围内都有很好的效率表现；3.不同直流电压下的效率曲线重合度好，在不同直流电压下的都有较一致的效率表现；国内外都用加权效率来衡量逆变器的效率，如欧洲效率和中国效率。中国效率适合在一类光照资源地区衡量，其实在中国中东部，欧洲效率可能更合适。
目前国内集中型逆变器方案大多还是以1MW子阵单元来设计，而组串式可以1.6MW子阵来设计。1.6MW子阵相对1MW子阵系统成本可以降低0.1元/W；经过系统优化设计和布局，SMA兆伏爱索60000可以节省一部分线缆成本，内置PID模块相对外置PID模块也可以节省一定的成本。总体衡量，采用SMA兆伏爱索60000的系统成本与1MW集中式方案很接近。但同时可以实现快速安装、省却吊装；快速并网调试、减少调试周期。
SMA兆伏爱索50000/60000组串式逆变器采用IP65封装，不需要日常巡检；智能化设计可以实现自诊断并进行故障定位，可以通过换机的方式快速排出故障，对维护人员的专业性要求也很低。同时故障影响面积小，可以将故障引起的发电量损失降到最低。这样可将运维的人力从专业性较高的硬件维护的繁重工作中解放出来，利用更多的时间来做整个电站系统的数据分析、数据管理的智能运维上，从而提高运维效率并降低运维成本。维护成本最终还是取决于逆变器的品质和可靠性，SMA35年的市场经验已经证明了其品牌下逆变器的可靠性。
维护成本比较
系统安全是电站持续发电创收的前提。SMA兆伏爱索50000/60000秉承了SMA一贯的高要求。内置SMA专利的绝缘监测和RCD保护，专业的过电压保护模块，严苛的商用级电磁兼容性，组串监测技术、智能自诊断技术等。通过预防、报警、定位的措施来保证系统的电气安全。
随着光伏电站在电力系统的渗透率越来越高，要求逆变器不但能够适应电网，还要能主动参与电网的调节，来稳定电网的电压和频率。德国光伏的装机容量已经超过50%的总电力供应，SMA是IEC并网规范的积极推者，是行业内并网规范的领导者，SMA主导和推动了很多IEC国际标准，国内标准的很多内容也引用或参考了IEC标准。随着国内分布式的快速发展，相信会有越来越多的国内标准向国际标准对齐。
SMA兆伏爱索50000/60000逆变器具有优秀的超配能力，直流侧配备了10/12路组串的接入，支持120%的直流过载。因为很多地区的辐照条件达不到组件的STC条件，组件功率会一定的速度衰减，逆变器输出交流功率前存在直流线缆损耗以及逆变器损耗，而且固定支架组件倾角不是最高辐照日的最佳倾角，而是全年平局辐照度接受的最佳倾角。基于以上原因，在电站设计可以进行直流侧超配，即组件功率大于逆变器的额定输出功率。合理的超配可以提升发电量、提高IRR、降低LCOE；合理的超配，可以最大化逆变器的利用率，节省逆变器和相应的BOS成本。当然，超配一定要合理，根据不同地区的光资源水平，合理设置超配比例。同时逆变器必须具有强有力的散热能力，因为在超配情况下，逆变器会有更多时间工作在满载或者接近满载的状态。
区别于传统升压方式，SMA兆伏爱索50000/60000逆变器采用了夜间反充电的方式进行组件的PID效应修复。传统升压方式有高压风险，必须要变压器进行电气隔离，集中预防，失效风险高，只能适用于IT配电系统，外置设备增加成本和安装成本。SMA兆伏爱索50000/60000所采用的方案是SMA的专利技术，相对于传统升压方式有一系列的优势：内部集成，出厂前预装，省却外部接线施工；充电电流小，功耗低；自动启停；分布式补偿，可精确修复到组串；无配电系统限制，可用于任何电网制式；安全可靠，具有10mA接触电流保护，与逆变器同安全标准。
SMA兆伏爱索50000/60000逆变器可实现在55℃的环境温度下不限发功率，这种优秀的散热能力非常适合高温的应用场合，比如东部的水面电站、屋顶电站等。再加上一些辅助安装设施，使得逆变器避免阳光直射和置于通风处，还可实现更高的不限发的环境温度。
对于工商业屋顶低压并网项目，SMA兆伏爱索50000具有很好的技术经济性。相比于集中式，省却了直流汇流箱和变压器，通过合理的过配可以节省逆变器和线缆成本，同时配电房不用进行改造，节省改造成本。其系统成本会比集中式低约0.15W/元。因为单机功率大，可以节省逆变器和BOS成本，所以比其他厂家36kW组串式逆变器的系统成本节省0.15元/W。
对于大型中压并网的电站，采用SMA兆伏爱索60000的系统成本与集中式逆变器方案相比几乎差不多，集中式逆变器方案约低0.01元/W。而比友商50kw组串式逆变器的系统成本低0.07元/W。
高效、可靠、智能一直是SMA中国·兆伏爱索持续坚持的宗旨，相信未来也会一直秉持，不断创造产品惊喜。
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