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并网逆变器如何开创智能电网时代

国际太阳能光伏网  来源:国际能源网  日期:2017-12-06
  中国的光伏产业,从最初仿制国外产品开始,产品原材料进口销售出口两头在外的模式;到成为世界光伏产业第一大国,自主研发掌握核心技术,每年都会有新产品出世。而逆变器作为光伏系统一个重要组成部分,根据时代的变化,功能也在不断优化和扩展中。
 
  1.0 金太阳时代

 
  时间段及特点:2008—2013年,光伏安装初级阶段,光伏发电在电网容量占比很少,以工商业电站的金太阳工程为主,逆变器以集中式逆变器为主,用电形式以自发自用为主。
 
  逆变器关注点:关注逆变器本身,以安全可靠,性价比高为主要卖点,逆变器的转换效率和PHOTON测评是主要卖点。
 
  2.0 度电补贴时代
 
  时间段及特点:2013-2016年,光伏系统各种应用方式是百花齐放,电站有集中式地面、山区领跑者、工商业和户用光伏;逆变器有集中式和组串式以及微型逆变器;用电方式有整体上网、自发自用、自发自用余量上网三种,光伏发电在电网容量占比逐步上升。
 
 
  逆变器关注点:除了关注逆变器本身之外,还关注组件及直流电缆的安全及性能,如绝缘阻抗,漏电流,组件PID防护,组串检测,直流电弧检测,多路MPPT,防雷模块。
 
  3.0 智能电网时代

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  时间段及特点:2017年之后,分布式光伏全面爆发,大型地面电站逐渐退出市场,用电方式以自发自用余量上网为主,逆变器以组串式逆变器为主,光伏发电在电网容量占比到达临界值,逐渐饱和。
 
  逆变器关注点:除1.0和2.0外,并网逆变器成为智能电网中的一部分,全面切入对电网的检测、收集以及电能质量调节,除了测量常规的电压频率,参与电网调节,功率因素无功补偿,还可以收集电网电压谐波、闪变等信息,并对这些信息做出预判或补偿,实现电能质量的优化。
 
  1、逆变器3.0时代让电网更坚强
 
  分布式光伏接入,出现潮流返送后,会引起并网点电压升高。分布式光伏发电的接入增大了母线电压波动幅度,虽未越限,但增加了配电网电压调节难度;需采取措施控制母线电压波动幅度,可以利用光伏逆变器的无功-电压调节能力。
 
QQ截图20171206093444
 
  当光伏安装容量大于负荷时,对用户及配电网电压质量带来较大影响:中午时刻潮流大量到送,引起并网点电压大幅升高;出力突变引起用户电压波动频繁。
 
  常见的整改措施:
 
  (1)在变压器侧进行无功补偿,SVC价格低,效果不明显;SVG效果好,价格低。
 
  SVC可以被看成是一个动态的无功源。根据接入电网的需求,它可以向电网提供容性无功,也可以吸收电网多余的感性无功,把电容器组通常是以滤波器组接入电网,就可以向电网提供无功,当电网并不需要太多的无功时,这些多余的容性无功,就由一个并联的电抗器来吸收。SVC功率因数补偿自动投切装置是根据常规用户负荷性质稳定的特性而制定的,且投切并非平滑变化,而是以投入电容器的数量决定补偿容量,无功补偿不能连续可调,而且只能输出容性。
 
  SVG以大功率电力电子设备为核心,通过调节逆变器输出电压的幅值和相位,或者直接控制交流侧电流的幅值和相位,迅速吸收或发出所需的无功功率,实现快速动态调节无功功率的目的。SVG无功补偿装置响应速度快、谐波含量少、无功调节能力强,目前已成为无功补偿技术的发展方向。
 
  (2)限制光伏出力-成本低,影响经济性
 
  当光伏输出功率比负载消耗的功率大时,电流出现反向,引起电网电压升高,这时逆变器限制输出功率,控制电流不出现反向。
 
  (3)改变接入系统方案,汇集升压后经10k V并网-影响经济性
 
  变压器费用是0.2元/W,效率是95%,一个100kW的升压变压器要2万元,损耗5%,100kW的如果每天发400度电,变压器要消耗20度电,按照补贴加电费1块钱度,一年要损失20*365=7300元。
 
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  (4) 每户逆变器进行自适应无功电压调节-技术复杂,成本低,逆变器的价格约增加5%,损耗不变,但对逆变器要求高。
 
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  未接入3.0逆变器前:
 
   影响用户功率因数考核(力率考核),导致电费罚款
 
  严重时出现电压超出限值,导致逆变器脱网,或者烧毁家用电器
 
  接入3.0逆变器后:
 
   提高用户电压合格率、功率因数合格率
 
  治理农村电网低电压问题

  2、逆变器3.0时代需要更强的大脑
 
  功率加大,MPPT路数扩充,带来了功率器件增加;既要处理逆变器本身,又要处理组件,直流电缆和电网的各种信息,多种功能的加入,对逆变器的稳定性,响应速度,多接口,准确性提出了严重的挑战,古瑞瓦特MAX系列新一代控制平台,采用双控制芯片DSP+可编程逻辑器件CPLD模式+ARM,拥有充足的控制资源,更高的运行速度,更好的稳定性,更强的可扩展性,以及支持现场升级和远程升级。
 
 
  DSP,数字信号处理专家,侧重于计算。国际最先进的国际品牌TI公司出品,一个负责控制PV侧MPPT跟踪和升压,一个负责AC侧逆变转换,双核各司其责,又协同作战,使系统更稳定可靠。
 
  CPLD,多任务处理专家,侧重于响应和分析,拥有多个对外数字和模拟接口,不管外面发生多少事,也可以实时处理,快速反馈和控制。
 
  ARM,通信处理专家,侧重于事务管理,采用知名品牌ST的ARM芯片,实现与控制芯片间信息交互、运行监控、数据存储及外部通信,远程更新数据频率更快,软件更新时间更短。
 
  3、逆变器3.0时代让电网监控触手可及
 
  在传统的配电室中,由于建造时间长,对于电网和设备的运行状态,一般没有安装远程监控,运行记录也不方便查看。
 
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  智能时代逆变器可以侦测完整的电网信息,包含电网电压、频率等传统参数,还可以收集电网电压谐波、闪变等信息,并对这些信息做出预判或补偿,实现电能质量的优化,通过实时录波功能,可以传递现场任意时刻的电能质量信息给终端用户。
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