組串式與集中式光伏電站安全對比
當(dāng)今社會傳統(tǒng)能源面臨枯竭，人類生態(tài)環(huán)境日益惡化，太陽能光伏發(fā)電以資源豐富、清潔、不受資源分布地域的限制等優(yōu)點成為人們關(guān)注的焦點。近幾年我國光伏產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，現(xiàn)今國內(nèi)光伏累計裝機容量已超過28GW，并以每年大于10GW的速度增長。光伏電站建站越來越多，如何提高電站的安全性，如何將各種安全隱患防范于未然，也已成為電站業(yè)主們首要
如圖5所示，當(dāng)短路故障（A點）發(fā)生在組串式逆變器和交流匯流箱之間時，存在逆變器輸出的交流回路（紅色）和電網(wǎng)側(cè)的交流回路（藍色）。
1）逆變器輸出交流回路：組串式逆變器均具有限流輸出功能，在逆變器檢測到電網(wǎng)電壓異常，會立即控制逆變器脫網(wǎng)，切斷故障點的直流側(cè)電流。
2）電網(wǎng)側(cè)交流回路：交流斷路器QF1會進行短路保護，切斷電網(wǎng)過來的短路回路，不會造成任何影響。
圖5 交流側(cè)故障
小結(jié)：集中式直流匯流箱到配電柜電纜能量大，短路故障時直流源持續(xù)時間較長，電弧持續(xù)燃燒，事故影響嚴(yán)重，應(yīng)加強直流電纜的絕緣監(jiān)測。組串式逆變器到交流匯流箱發(fā)生短路故障時，交直流側(cè)電源均能迅速切除，安全風(fēng)險較小。
2.2 組串式與集中式方案中組件匯流線纜的安全對比
光伏電站的能量來源為太陽能光伏組件，組件電流輸出使用小截面直流線纜對于組串式和集中式來說都必不可少。對組串式來說，一般采取2~3串組件并聯(lián)。而對于集中式方案來說，一般采取16路并聯(lián)后，再經(jīng)直流匯流箱8路并聯(lián)，最終并聯(lián)的組件數(shù)可能達到100串組件。那么兩者的安全性方面的對比如下：
圖6 組串式與集中式方案直流線纜的故障
2.2.1 短路故障發(fā)生概率對比當(dāng)組件線纜通過線槽進行匯集時，易發(fā)生線間短路故障。組串式只有并聯(lián)的2串間會發(fā)生短路故障，組合數(shù)為2^2，而集中式一臺直流匯流箱的16路線纜都會發(fā)生短路故障，組合數(shù)為2^16，集中式組件線間直接發(fā)生短路故障的概率比組串式要高得多。
小結(jié)：集中式組件發(fā)生短路故障的概率遠遠高于組串式，短路故障若不能及時切除，將會引起電流反灌。
2.2.2 電流反灌風(fēng)險對比
國內(nèi)主流的組串式方案采用2串組件并聯(lián)，即使有一串發(fā)生短路故障，反灌電流最大也不會超過10A，均在直流線纜和光伏組件承受范圍以內(nèi)（42mm直流電纜載流能力大于30A，組件耐受反灌電流15A），安全性較高。
而集中式方案組件并聯(lián)串?dāng)?shù)多，反灌電流大，超出了線纜和組件的安全要求。所以，集中式方案必須使用保護器件對線纜和組件進行保護，相比于直流斷路器，熔斷器因價格低被集中式方案選擇。但使用熔斷器作為保護元件又帶來了一系列的安全問題，具體安全風(fēng)險分析如下。
作者：孫慶 來源：太陽能發(fā)電網(wǎng) 責(zé)任編輯：wutongyufg
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