日前，第三批光伏應用領跑企業(yè)競爭優(yōu)選暫時告一段落。根據(jù)統(tǒng)計，在10個應用領跑基地、48個項目申報方案中，雙面組件份額過半，已然成為行業(yè)新寵。技術領跑基地競爭優(yōu)選陸續(xù)鳴槍，業(yè)內人士紛紛表示，雙面組件將再掀熱潮。

然而，雙面組件在功率提升的同時也帶來組串支路電流抬升、組串失配等問題，逆變器與之最優(yōu)匹配才能充分釋放雙面系統(tǒng)價值。不同技術路線的逆變器對雙面系統(tǒng)電站收益和安全具有重要影響。那么，集中式和組串式逆變方案哪一種更有優(yōu)勢？本文基于大量現(xiàn)場實證和科學研究，將為讀者揭曉答案。

1、雙面組件光伏系統(tǒng)失配嚴重，對逆變器的最大功率跟蹤（MPPT）提出了更高要求

引起光伏系統(tǒng)失配的原因主要有下幾項：

1）組件本身的不一致性。筆者對一些電站的組件進行了實際測試，發(fā)現(xiàn)常規(guī)組件首年的電流離散率一般為2%，而電壓離散率一般為1-1.5%。

2）組件不均勻衰減引起的電學性能不一致。組件每年都在衰減，按照目前行業(yè)的共識，單晶組件首年衰減3%，以后每年衰減0.7%。但是，每塊組件的衰減并非一致的，而不一致的衰減會加劇組串失配損失。在引用并參考的PVSYST權威數(shù)據(jù)中，離散率年增加值為0.4%。


3）由于連接的線纜長度不一，線損也不一樣，造成組串電壓不同。通常情況下，由于線長不一致引起的電壓失配對應發(fā)電量損失0.2%左右。


4）對于雙面組件而言，還有由于背面不均勻受光引起的失配損失。這是由于組件一旦在安裝支架上就會在組件內部產生高度差，而不同的高度在組件背面接收到的輻照強度也是不一樣的。


上圖是筆者測試到的雙面組件正面的輻照以及背面不同高度的輻照（格爾木，固定支架，傾斜角36度，最小離地距離30cm，背面輻照已按正面進行歸一化），可以發(fā)現(xiàn)，組件背面不同高度接收的輻照確實不同，這就造成電流不一致為特征的串聯(lián)失配。按上圖測試的數(shù)據(jù)進行分析，背面不同高度受光不同引起的離散率增加約為3%，綜合組件本身的離散率，組件電流離散率達到5%以上。在此條件下，即使雙面組件電壓的離散率與常規(guī)組件保持一致，其由電壓和電流失配共同作用引起的發(fā)電量損失也會比常規(guī)組件大很多。

對于常規(guī)組件，減少失配最有利的武器之一就是更細的逆變器MPPT顆粒度。對于雙面組件而言，失配情況更嚴重，這一利器更加有效。應用Monte Carlo算法計算不同MPPT顆粒度下的失配損失（邊界條件：安裝時電流離散率5%，電壓離散率1.5%，每年離散率增加0.4%，組件首年功率衰減3%，以后每年衰減0.7%），如下圖所示。


可以看到，失配損失隨著組件使用的時間增加而增加，但是顆粒度越細，失配損失的增加越小。按照25年的加權平均，如下表：


我們可以發(fā)現(xiàn)，100串/MPPT（集中式逆變器）25年加權平均的失配損失高達-12.22%，4串/MPPT（普通組串式逆變器和集散式）25年加權平均失配損失-10.39%，2串/MPPT組串式逆變器25年加權平均的失配損失僅為-8.95%。因此，從收益角度來看，集中式逆變器失配損失最大，并不適合雙面組件光伏系統(tǒng)，2串/MPPT組串式逆變器失配損失最小，是最佳選擇。

2、雙面組件的電流已經接近熔絲的熔斷能力，大量使用熔絲的逆變器存在嚴重安全隱患

1）單一規(guī)格的熔絲無法適應當前主流組件

現(xiàn)在市面上主流廠家的雙面組件最大反向承受電流能力有15A和20A兩種，如下圖所示。這時直流匯流箱或內置熔絲的組串式逆變器無論選擇哪種熔絲規(guī)格都無法適配另外一種規(guī)格的組件，即內置20A的熔絲，將無法保護15A的組件；內置15A熔絲又將因為工作電流大而頻繁熔斷。


2）電流變大導致熔絲故障率增大

組件電流受輻照、溫度等影響，大小不可控制，當熔絲處在小電流過載時，其熔斷時間將變得很長，在這種“將斷未斷”的情況下，熔絲將處于一個非常高溫的熱平衡狀態(tài)，或破壞線纜和熔絲盒的絕緣，最終引發(fā)著火事故。雙面組件輸出電流更大，更加容易出現(xiàn)小電流過載情況，導致高溫熔斷甚至引發(fā)火災。


傳統(tǒng)集中式逆變器含有大量熔絲，存在嚴重的安全隱患。組串式逆變器可以采用每2串一路MPPT的設計，實現(xiàn)無熔絲的安全防護，避免熔絲帶來的安全隱患，從而減少更換熔絲的運維工作和降低因熔絲故障引起的發(fā)電量損失。

綜合來看：隨著使用年限的增加，雙面組件導致的失配問題將日趨嚴重，光伏電站熔絲隱患也會更加突出。集中式逆變器MPPT路數(shù)少且含有大量熔絲，因而不適合雙面組件光伏系統(tǒng)。

相對而言，組串式逆變器MPPT顆粒度更細，有效解決了雙面組件帶來的組串失配問題，更能充分釋放雙面系統(tǒng)價值。采用無熔絲設計的2串一路MPPT組串式逆變器，在保證安全的前提下實現(xiàn)了收益最大化，必將成為業(yè)主最佳選擇。