固德威320kW逆變器針對PID的2種解決方案

政策市場背景

在碳達峰碳中和的大時代背景下，以及各個地方政府政策支持下，新能源發(fā)電持續(xù)高速發(fā)展。根據(jù)國家能源局發(fā)布2022年全國電力工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2022年12月底，太陽能發(fā)電裝機容量約3.9億千瓦，同比增長28.1%。2022年全年光伏新增裝機8741萬千瓦，同比增長60.3%。

市場環(huán)境方面，疫情管控開放，國家工作重心轉(zhuǎn)移到經(jīng)濟工作上，經(jīng)濟復(fù)蘇。組件市場價格不斷調(diào)整，同時隨著電池新技術(shù)TOPCon、HJT的發(fā)展，不斷推動光伏裝機成本下降，大型地面電站的裝機需求也進一步擴大。固德威緊跟市場需求，更大功率的320kW逆變器應(yīng)運而生。

GW320K-UT & GW320KH-UT組串式逆變器迎合了當前的市場政策與客戶需求，單機最大功率可達352kW，以更大的單機功率，更大的能量密度，在額定容量一定的光伏地面電站中，能減少逆變器的用量，支持更大容量的子陣設(shè)計，節(jié)省投資成本的同時也降低了后期運維成本，進一步降低電站的度電成本。

高效&可靠

320kW逆變器最高效率可達到98.5%，交流側(cè)、直流側(cè)均配備安全保護措施，如交直流側(cè)均集成二級防雷保護，直流側(cè)配備絕緣電阻監(jiān)測、極性接反保護等，交流側(cè)配備過電流保護、過電壓保護、短路保護、高低壓穿越功能等。能快速主動識別系統(tǒng)隱患，讓逆變器及電網(wǎng)運行更安全。逆變器集成了智能脫扣開關(guān)，當直流側(cè)發(fā)生故障時，能快速切斷直流電以控制故障范圍。

逆變器具備優(yōu)良的環(huán)境兼容性能，防護等級達到IP66，防腐等級可達C5等級，可在高鹽霧環(huán)境下可靠運行。高海拔、低溫環(huán)境對逆變器內(nèi)部電子元器件運行的可靠性、電氣絕緣性能產(chǎn)生很大影響，固德威通過高標準的元器件選型，確保逆變器可在-35℃-60℃環(huán)境下，海拔5000米以下（4000米不降額）長期穩(wěn)定運行。并且該逆變器可提供夜間無功補償功能，能有效為電網(wǎng)提供無功補償。

兼容性

市場上大功率組件越來越受青睞，組件廠家紛紛將硅片大尺寸化：大尺寸硅片具有更大的發(fā)電面積，能提高單個組件的瓦數(shù)表現(xiàn)，降低整體系統(tǒng)安裝成本。2022年M6(166mm)尺寸快速退坡，市場份額從2021年的42%銳減到約15%；大尺寸硅片(M10、G12)則取而代之成為市場主流，目前市場上硅片尺寸以M10(182mm)為主、G12(210mm)次之，兩者相加市占高達82%。目前預(yù)計短期主流仍為M10，但未來G12也將逐漸擴大市占率（信息源自InfoLink Consulting）。

320kW逆變器迎合了市場需求，推出兩款機型，一款是GW320K-UT，配備15路MPPT，每路MPPT可接兩串組件，每串最大接入電流允許15A，最大短路電流最大25A。另一款是GW320KH-UT，配備12路MPPT，每路MPPT可接2串組件，每串最大接入20A，最大短路電流最大30A，兩款機型完美適配市場上主流182mm、210mm組件。

圖1 兩款逆變器適配組件

PID解決方案

隨著光伏電站不斷發(fā)展，組件在不同環(huán)境下的運用也越來越多，各種因素影響組件的正常使用，導(dǎo)致其功率下降，PID現(xiàn)象被人們所發(fā)現(xiàn)，PID帶來的危害也逐漸被人所重視，PID的解決方案也迫在眉睫。

固德威320kW逆變器針對PID提供了2種解決方案：

一種是PID主動預(yù)防，固德威采用提升交流側(cè)虛擬中性點電位的解決方案，以虛擬中性點電壓以基準，提高PV-的電壓到中性點的電位，從而補償PV負極與地電位之間的電勢差。該PID預(yù)防模塊可以有效集成在逆變器內(nèi)部，在白天提供PID主動預(yù)防功能。

另一種是PID夜間修復(fù)功能，該模塊在逆變器不工作時，從逆變器內(nèi)部市電獲取交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電，在直流負極對地之前產(chǎn)生一個正向電壓，可促使光伏電池片中的雜質(zhì)電子流回玻璃面板，從而實現(xiàn)光伏組件PID修復(fù)。PID模塊同時具備對地絕緣阻抗功能，絕緣阻抗低于限制值時，PID模塊停止工作并告警。兩種方案可同時配備，能有效提升組件發(fā)電效率，延長組件壽命。

圖2 逆變器PID控制原理

以逆變器為核心的整體地面電站解決方案

根據(jù)InfoLink Consulting供需數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計，可再生能源安裝量出現(xiàn)超乎預(yù)期的快速增長，其中又以光伏的增長最為明顯。2022年全球光伏需求最終達到278GW，對比2021年178GW有100GW的增量，年增率高達56%。今年仍將是中國、歐洲兩大市場為需求的重點支撐，預(yù)期各都將占據(jù)超過1/3的全球需求份額，推升全年需求上看338-398GW。2023年隨著各個組件廠家不斷擴大產(chǎn)能，整體供應(yīng)鏈價格下跌，被延后的項目將陸續(xù)在今年開始動工，并刺激在去年表現(xiàn)相對疲軟的地面電站市場，進一步推升整體需求。固德威也推出了以逆變器為核心的整體地面電站解決方案。該解決方案涵蓋逆變器、箱變解決方案、通訊解決方案和站控解決方案。

圖3 整體地面電站解決方案

固德威箱變最高電壓等級可達40.5kV，設(shè)計緊湊，箱變中的環(huán)網(wǎng)柜、中壓開關(guān)、變壓器等設(shè)備全部集成在標準20尺集裝箱中，便于安裝、運輸。變壓器支持雙分裂或雙繞組設(shè)計。箱變整體通過IEC 60076、IEC 62271-200、EN 50708等標準認證。逆變器與箱變接入示意如圖4，可通過箱變低壓側(cè)800V環(huán)網(wǎng)柜接入，經(jīng)過變壓器升壓至35kV，接入中壓開關(guān)柜，之后通過電力電纜從中壓柜引出接入升壓站。

圖4 逆變器與箱變連接示意

圖5所示為固德威通訊解決方案。固德威新一代通訊箱SCU3000支持RS485，PLC通信方式，其中PLC采用了HPLC（寬帶PLC）技術(shù)，大大提高的通訊速度和穩(wěn)定性。PLC通信也節(jié)省通訊線纜及施工成本。SCU3000與逆變器、三方設(shè)備（氣象站、清潔機器人、跟蹤支架等）支持Modbus TCP, Modbus RTU 以及 IEC 103協(xié)議，與站控側(cè)支持IEC 60870-5-104，Modbus TCP等通訊協(xié)議。并且能與多臺SCU3000通訊箱組成光纖環(huán)網(wǎng)，多臺設(shè)備互為冗余配置，提高通訊可靠性。通訊箱與逆變器完美兼容，支持PPC遠程控制，有功功率調(diào)節(jié)響應(yīng)時間60ms，無功功率調(diào)節(jié)響應(yīng)時間30ms。

圖5 通訊解決方案

在站控層，固德威也推出了SolarOS智能運維平臺，SolarOS 站控系統(tǒng)具有數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，能夠監(jiān)控光伏電站運行狀態(tài)，可以遠程對逆變器及箱變的運行進行操控，故障告警、數(shù)據(jù)分析，評估電站的運行狀態(tài)。系統(tǒng)中包含電站視圖、子陣視圖以及逆變器視圖等，可進行電站級、子陣級、設(shè)備級進行運行分析并生成報告。

逆變器在與固德威站控系統(tǒng)SolarOS的組合使用時，能通過SolarOS對逆變器進行一鍵升級。SolarOS 系統(tǒng)中智能 IV 診斷功能能夠診斷出組串中組件的故障，能對逆變器及整站進行一鍵掃描，快速定位故障，大大提高了運維效率，節(jié)約運維成本，并能夠給出針對性的建議，生成診斷報告，對電站運維起到很大指導(dǎo)意義。其診斷報告的生成時間短， 以 100MW 電站為例，對整個電站的 IV 診斷報告生成時間在 30 分鐘以內(nèi)。

總結(jié)

全球各國致力于碳中和、碳達峰目標推動著光伏發(fā)電蓬勃發(fā)展，同時近期組件價格的調(diào)整，進一步降低了地面電站的LCOE，為地面電站的發(fā)展帶來了契機。固德威除了可以提供逆變器外，還可以提供箱變、通訊、站控的全套解決方案，迎合了市場需求。未來，固德威將繼續(xù)緊跟全球減排趨勢及客戶需求，不斷提升自身核心競爭力，致力于提供完整的數(shù)字化解決方案。

編輯：黃飛