关于山地光伏电站组串式逆变器集中化布置对后期运维的影响分析

关于山地光伏电站组串式逆变器集中化布置对后期运维的影响分析

杨泽军

中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司

摘要：组串式逆变器是光伏电站中最重要的组成部分，它能够将光伏发电系统的直流电压转换为交流电压，在此过程中将能量转换为电能输出。组串式逆变器通过其内部的直流变换装置将直流电转换成交流电，并以此形式输出。组串式逆变器的集中布置可以有效减少组串式逆变器与支架、汇流箱、电缆等之间的连接，提高了整个组串式逆变器系统的可靠性和安全性，同时也方便了后期维护和检修。文章通过对山地光伏电站组串式逆变器集中化布置的方案设计以及对其后期运维的影响分析，来探讨组串式逆变器集中化布置对山地光伏电站后期运维的影响，为今后山地光伏电站建设提供一些参考。

关键词：山地光伏电站；组串式逆变器；集中布置；运维

一、组串式逆变器简介

组串式逆变器是将光伏组件的直流电压转换成交流电压的设备，其内部直流侧采用了 IGBT管作为变换器件，通过电容滤波之后输出交流电。组串式逆变器具有体积小、重量轻、效率高、可靠性高和维护成本低等优点。组串式逆变器主要有固定配电室（简称 CPCD）和集中配电室（简称 CPCC）两种，在山地光伏电站中一般采用集中配电室布置组串式逆变器。集中配电室具有安装简单、占地面积小、设备布置灵活、维修方便等优点，但是由于其需要在地面上建设，并且需要配套建设集中配电室或集装箱，所以需要预先规划设计预留出集中布置所需用地，对工程量也相对有所增加。而组串式逆变器的集中布置能够减少组串式逆变器与箱变之间的交流电缆的连接距离，提高整个组串式逆变器系统的可靠性和安全性，同时也方便了后期维护和检修，提高了整个组串式逆变器系统的经济效益[1]。

二、山地光伏电站组串式逆变器集中化布置方案设计

组串式逆变器是光伏发电系统的核心，其正常运行关系到整个系统的安全稳定。因此，在山地光伏电站中，组串式逆变器的集中布置具有重要意义。如图1所示，通过将一个子方阵多台组串式逆变器集中布置在同一地点，这种方案布局直流线缆较长，交流线缆较短，使其能够快速接入，并且方便后期的维护。组串式逆变器集中布置，能够有效减少交流电缆用量，减少其与箱变之间的交流电缆的连接距离，且可以布置在后期运维道路两边，降低了后期维护和检修的难度，这种布置方式在一定程度上还提高了组串式逆变器的安全性和可靠性，为其运行提供了安全保障[2]。结合山地光伏电站的建设条件和电站实际情况，组串式逆变器宜采用集中布置的方式。具体来说，组串式逆变器在安装时需要满足以下几点要求：

图1 组串式逆变器集中化布置

（1）组串式逆变器应集中布置在运维道路两边，且与组件支架距离不小于0.5m；

（2）组串式逆变器的安装间距不宜小于2m；

（3）组串式逆变器与箱变等设备应安装在同一水平面上；

（4）组串式逆变器之间应安装牢固、无松动现象；

当然，为了保证山地光伏电站能够顺利建设完成并投入使用，对于不同地区、不同规模的山地光伏电站来说，还应该结合具体情况和实际需求来选择组串式逆变器集中布置的方案。总之，要确保组串式逆变器能够正常运行和安全可靠[3]。因此，在山地光伏电站设计前期阶段就应该综合考虑各方面因素并结合现场实际情况进行规划。

三、集中布置方案对后期运维的影响

随着社会对环境保护和可再生能源的重视，山地光伏发电越来越多地应用到人们的日常生活中。由于山地光伏电站一般地势较陡，因此组串式逆变器的集中布置可以有效降低其与箱变之间的连接，方便后期维护和检修。组串式逆变器集中布置可以使整个光伏发电系统更加安全可靠，同时也方便了后期的运维管理[4]。从总体上来说，山地光伏电站组串式逆变器集中化布置对其后期运维的影响主要表现在以下几个方面：

（1）降低了系统的故障率有利于系统管理。组串式逆变器的集中化布置因交流电缆距离较短，还可以有效减少箱变与组串式逆变器之间电缆发热或连接处出现的局部热点现象，从而降低了组串式逆变器发生故障的概率。交流电缆距离较短还减少线路损耗，提高了发电效率。

（2）降低了运行维护成本。组串式逆变器集中布置在运维道路两边，运维巡查随时观察各个逆变器的运行情况，从而有效避免了逆变器只能在后台查看运行状态，疏忽了逆变器及配件因长期运行和户外环境影响出现的老化等引起的故障问题。当发生故障时，可以快速排查发生故障的逆变器，大大减少了故障排查时间，且方便易损配件的运输和更换，减少了后期维护的工作量和难度，降低了运维成本。

（3）提高了系统运行可靠性。组串式逆变器集中布置大幅减少交流电缆的长度，降低施工难度减少因电缆过长施工过程中造成电缆绝缘破损的现象，从而提高了系统运行可靠性。此外，组串式逆变器集中布置还可以有效避免出现交流电缆交叉连接，从而避免了因为电缆发热而引发的火灾隐患。由于逆变器集中化安装，其通讯链路非常短。逆变器到数据采集器之间的距离一般可以做到20米以内。大大提升了通讯可靠性近距离的通讯使得逆变器的通讯方式也赋予了可能性，如逆变器至数采可采用以太网来实现。以太网现场通讯速率可达100Mbit/S，通讯速率的提高在IV扫描的运用场景中可以提升扫描速率及可靠性

。

（4）提高了山地光伏电站的安全性。山地光伏区灌木植被茂盛周围有耕地、树林，冬春季节防火压力大，且逆变器属宜发生故障起火的设备，组串式逆变器集中布置可以设置防火隔离带放置大型灭火器并安装专用监控报警系统。运维值班人员收到火警后第一时间可以快速处理火情。避免等消防车来到来而错过黄金灭火时间。

四、结束语

山地光伏电站组串式逆变器集中布置可以有效地降低了系统的故障率，降低了运行维护成本，提高系统的可靠性和安全性，同时降低了线损，降低了发电成本，提高了发电效率。但是，组串式逆变器集中布置对其后期运维也提出了新的挑战，如因增加直流线缆长度增加发生故障的概率；如何解决因增加直流线缆长度而加大直流线缆的线路损耗。随着技术的发展和进步，光伏电站组串式逆变器集中布置方案也在不断地优化，相信随着新技术的不断出现和应用，组串式逆变器集中布置方案将会得到更好的应用和推广。

参考文献

[1]白明德.光伏集中式逆变器与组串式逆变器[J].现代国企研究, 2015(18):1.DOI:CNKI:SUN:XDGQ.0.2015-18-141.

[2]谭静波,王勋志,张四维.基于组串型逆变器的光伏发电系统精细化设计[J].农村电气化, 2023(1):55-59.

[3]丁国平,杨凯鹤,姜春富,等.山地光伏电站设计建设关键技术[J].电力设备管理, 2023(18):157-159.

[4]贺霞,张敏,朱永灿,等.集中式与组串式逆变器在光伏电站的应用分析[J].西安工程大学学报, 2018, 32(4):6.DOI:10.13338/j.issn.1674-649x.2018.04.012.

个人简介：杨泽军，男，民族：白族，1982年9月，籍贯：云南省大理州剑川县，学历：专科，专业：工业与民用建筑，职称级别：工程师。