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组串式与集中式逆变器系统可靠性基本原理差异
发布时间:2018-04-08  
 

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.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。

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。

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。

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。

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