日前，第三批光伏應用領跑企業競爭優選暫時告一段落。根據統計，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，已然成為行業新寵。技術領跑基地競爭優選陸續鳴槍，業內人士紛紛表示，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，逆變器與之最優匹配才能充分釋放雙面系統價值。不同技術路線的逆變器對雙面系統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勢？本文基于大量現場實證和科學研究，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，發現常規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權威數據中，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），可以發現，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失配。按上圖測試的數據進行分析，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組件保持一致，其由電壓和電流失配共同作用引起的發電量損失也會比常規組件大很多。

對于常規組件，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：


我們可以發現，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，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）單一規格的熔絲無法適應當前主流組件

現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格都無法適配另外一種規格的組件，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，或破壞線纜和熔絲盒的絕緣，最終引發著火事故。雙面組件輸出電流更大，更加容易出現小電流過載情況，導致高溫熔斷甚至引發火災。


傳統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路數少且含有大量熔絲，因而不適合雙面組件光伏系統。

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了收益最大化，必將成為業主最佳選擇。