摘要：光伏電站產(chǎn)品的長期可靠性直接影響投資人收益，在長達(dá)25年的投資回報期內(nèi)，降低產(chǎn)品故障、提高發(fā)電收益,是永恒不變的主題。目前國內(nèi)光伏電站質(zhì)量長期可靠性隱患重重，逆變器作為光伏電站的核心發(fā)電單元，其安全可靠性更成為了大家關(guān)注的熱點。文章從系統(tǒng)可靠性原理、逆變器失效率、可用度及可維護(hù)性幾方面對比分析了集中式逆變器和組串式逆變器的安全可靠性。

　　2014年的慕尼黑的intersolar論壇上，資深的光伏從業(yè)人士Manfred Bachler（曾是全球最大的EPC廠商Phoenix solar的首席技術(shù)官）提出了用組串式逆變器改造現(xiàn)存的集中式逆變器的方案，給出的結(jié)論是5～6年可以收回改造的成本，主要的原因是因為集中式逆變器維護(hù)麻煩，可用性差，僅僅在可用度方面就比組串式逆變器差6%。

　　近日，行業(yè)內(nèi)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(xì)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(wǎng)，輸變電鏈路設(shè)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(shè)備有直流匯流箱、直流配電柜、逆變器以及升壓變，輸變電鏈路設(shè)備多，輸電線路直流線纜較多。筆者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(chǎn)生拉弧故障且不易熄滅，存在無法撲滅的風(fēng)險，因為只要有光照，就會有電流產(chǎn)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(yīng)時間

　　交流側(cè)出現(xiàn)短路故障時，由于能量來自于電網(wǎng)，能量足夠大，電氣保護(hù)設(shè)備可及時跳脫，切斷短路路徑，保護(hù)用電設(shè)備；直流側(cè)短路時，由于故障電流小，且斷路器常有降額設(shè)計，斷路器不能快速保護(hù)，切斷短路路徑，其間可能出現(xiàn)絕緣老化、軟化，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)。

圖1-1 直流線纜間發(fā)生短路燒毀　　　　 圖1-2直流斷路器拉弧起火

　　1.3關(guān)鍵設(shè)備成熟度

　　由于交流電技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了100多年，發(fā)電技術(shù)穩(wěn)定、成熟，應(yīng)用范圍廣，與之相關(guān)的電器件也已發(fā)展成熟；而直流電是隨著光伏行業(yè)才逐步發(fā)展起來的，技術(shù)積累少，有很多亟待解決的技術(shù)難題；且直流電壓范圍廣，能量差異較大，相關(guān)應(yīng)用器件發(fā)展還不成熟，如，用于高壓直流保護(hù)的器件，只有極少數(shù)廠家才能提供。

 　　1.4系統(tǒng)關(guān)鍵器件選型

　　當(dāng)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(cè)的現(xiàn)象非常普遍，這樣會對系統(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，則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(chǎn)生電弧，直流和交流特點不同，斷路器滅弧裝置設(shè)計也勢必不同，當(dāng)交流斷路器應(yīng)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（幾十毫秒），則會產(chǎn)生爆炸事故。

　　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(jīng)過一百多年驗證，全球范圍至今10G以上組串式電站，也未聽說發(fā)生過嚴(yán)重的起火事故。