双面组件掀起热潮 你的逆变器该怎么选？

日前，第三批光伏应用领跑企业竞争优选暂时告一段落。根据统计，在10个应用领跑基地、48个项目申报方案中，双面组件份额过半，已然成为行业新宠。技术领跑基地竞争优选陆续鸣枪，业内人士纷纷表示，双面组件将再掀热潮。

然而，双面组件在功率提升的同时也带来组串支路电流抬升、组串失配等问题，逆变器与之最优匹配才能充分释放双面系统价值。不同技术路线的逆变器对双面系统电站收益和安全具有重要影响。那么，集中式和组串式逆变方案哪一种更有优势？本文基于大量现场实证和科学研究，将为读者揭晓答案。

1、双面组件光伏系统失配严重，对逆变器的最大功率跟踪（MPPT）提出了更高要求

引起光伏系统失配的原因主要有下几项：

1）组件本身的不一致性。笔者对一些电站的组件进行了实际测试，发现常规组件首年的电流离散率一般为2%，而电压离散率一般为1-1.5%。

2）组件不均匀衰减引起的电学性能不一致。组件每年都在衰减，按照目前行业的共识，单晶组件首年衰减3%，以后每年衰减0.7%。但是，每块组件的衰减并非一致的，而不一致的衰减会加剧组串失配损失。在引用并参考的PVSYST权威数据中，离散率年增加值为0.4%。


3）由于连接的线缆长度不一，线损也不一样，造成组串电压不同。通常情况下，由于线长不一致引起的电压失配对应发电量损失0.2%左右。


4）对于双面组件而言，还有由于背面不均匀受光引起的失配损失。这是由于组件一旦在安装支架上就会在组件内部产生高度差，而不同的高度在组件背面接收到的辐照强度也是不一样的。


上图是笔者测试到的双面组件正面的辐照以及背面不同高度的辐照（格尔木，固定支架，倾斜角36度，最小离地距离30cm，背面辐照已按正面进行归一化），可以发现，组件背面不同高度接收的辐照确实不同，这就造成电流不一致为特征的串联失配。按上图测试的数据进行分析，背面不同高度受光不同引起的离散率增加约为3%，综合组件本身的离散率，组件电流离散率达到5%以上。在此条件下，即使双面组件电压的离散率与常规组件保持一致，其由电压和电流失配共同作用引起的发电量损失也会比常规组件大很多。

对于常规组件，减少失配最有利的武器之一就是更细的逆变器MPPT颗粒度。对于双面组件而言，失配情况更严重，这一利器更加有效。应用Monte Carlo算法计算不同MPPT颗粒度下的失配损失（边界条件：安装时电流离散率5%，电压离散率1.5%，每年离散率增加0.4%，组件首年功率衰减3%，以后每年衰减0.7%），如下图所示。


可以看到，失配损失随着组件使用的时间增加而增加，但是颗粒度越细，失配损失的增加越小。按照25年的加权平均，如下表：


我们可以发现，100串/MPPT（集中式逆变器）25年加权平均的失配损失高达-12.22%，4串/MPPT（普通组串式逆变器和集散式）25年加权平均失配损失-10.39%，2串/MPPT组串式逆变器25年加权平均的失配损失仅为-8.95%。因此，从收益角度来看，集中式逆变器失配损失最大，并不适合双面组件光伏系统，2串/MPPT组串式逆变器失配损失最小，是最佳选择。

2、双面组件的电流已经接近熔丝的熔断能力，大量使用熔丝的逆变器存在严重安全隐患

1）单一规格的熔丝无法适应当前主流组件

现在市面上主流厂家的双面组件最大反向承受电流能力有15A和20A两种，如下图所示。这时直流汇流箱或内置熔丝的组串式逆变器无论选择哪种熔丝规格都无法适配另外一种规格的组件，即内置20A的熔丝，将无法保护15A的组件；内置15A熔丝又将因为工作电流大而频繁熔断。


2）电流变大导致熔丝故障率增大

组件电流受辐照、温度等影响，大小不可控制，当熔丝处在小电流过载时，其熔断时间将变得很长，在这种“将断未断”的情况下，熔丝将处于一个非常高温的热平衡状态，或破坏线缆和熔丝盒的绝缘，最终引发着火事故。双面组件输出电流更大，更加容易出现小电流过载情况，导致高温熔断甚至引发火灾。


传统集中式逆变器含有大量熔丝，存在严重的安全隐患。组串式逆变器可以采用每2串一路MPPT的设计，实现无熔丝的安全防护，避免熔丝带来的安全隐患，从而减少更换熔丝的运维工作和降低因熔丝故障引起的发电量损失。

综合来看：随着使用年限的增加，双面组件导致的失配问题将日趋严重，光伏电站熔丝隐患也会更加突出。集中式逆变器MPPT路数少且含有大量熔丝，因而不适合双面组件光伏系统。

相对而言，组串式逆变器MPPT颗粒度更细，有效解决了双面组件带来的组串失配问题，更能充分释放双面系统价值。采用无熔丝设计的2串一路MPPT组串式逆变器，在保证安全的前提下实现了收益最大化，必将成为业主最佳选择。