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          淺析光伏逆變器的技術發(fā)展路線

          作者: 時間:2012-08-24 來源:網(wǎng)絡 收藏

          在光伏產業(yè)興起之前,或者逆變主要被應用到了如軌道交通,電源等行業(yè)。當光伏產業(yè)興起之后,光伏變成了新能源發(fā)電系統(tǒng)中的核心設 備,隨之被大家所熟悉。尤其在歐美發(fā)達國家,由于節(jié)能環(huán)保觀念深入人心,光伏市場開展的較早,特別是家用光伏系統(tǒng)迅速,在很多的國家,家用型已 經(jīng)被當做家用電器在使用,普及率較高。

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/176380.htm


            把光伏組件產生的直流電轉換成交流電后饋入電網(wǎng),逆變器的性能和可靠性決定著發(fā)電的電能質量和發(fā)電效益,因此在整個光伏發(fā)電系統(tǒng)里處于一個核心地位。

            一般而言,從逆變器和電網(wǎng)的關系來進行分類,會分為以下幾個主要的類別:并網(wǎng)(Grid-connected)逆變器;離網(wǎng)(Solo)逆變器;雙向(Bi-direction)逆變器;微網(wǎng)(Smart grid)逆變器。

            其中,并網(wǎng)逆變器在所有類別中占據(jù)了主要的市場份額,也是所有逆變器的一個開始。相對于其它幾類逆變器,并網(wǎng)逆變器從上相對簡單,重點關 注光伏輸入和電網(wǎng)輸出,能夠安全、可靠、高效、高質量的輸出電能成為了這類逆變器重點衡量的技術指標。在不同國家制定的光伏逆變器并網(wǎng)技術條件中,以上幾 點成為了標準的共性衡量點,當然細節(jié)的參數(shù)有所不同。針對并網(wǎng)型逆變器,所有的技術要求都是圍繞著滿足電網(wǎng)對分布式發(fā)電系統(tǒng)的要求展開的,更多的要求來自 于電網(wǎng)對逆變器的要求,即自上而下的要求,如電壓,頻率規(guī)格,電能質量要求,發(fā)生安全,故障時候的控制要求。以及如何并網(wǎng),并入什么電壓等級的電網(wǎng)等等要 求,因此并網(wǎng)型逆變器總歸是要滿足電網(wǎng)的要求即可,它沒有來自于發(fā)電系統(tǒng)內部的要求。而且從技術上而言,非常重要的一點是并網(wǎng)型逆變器是“并網(wǎng)發(fā)電”,即 符合并網(wǎng)條件即發(fā)電,它不承擔電網(wǎng)本身的穩(wěn)定性,安全性等問題,也不涉及到光伏系統(tǒng)內的能源管理問題,因此它是簡單的。就像它產生的電的商業(yè)模式一樣來的 簡單。據(jù)國外的統(tǒng)計數(shù)據(jù),目前已經(jīng)建設并運行的光伏系統(tǒng)中,大約有超過90%都是光伏并網(wǎng)系統(tǒng),都采用的是并網(wǎng)逆變器,為了清晰的說明以上觀點,請參考下 面的并網(wǎng)型光伏電站系統(tǒng)圖。

           圖1 并網(wǎng)型光伏電站系統(tǒng)圖 

            圖1 并網(wǎng)型光伏電站系統(tǒng)圖

          和并網(wǎng)逆變器相互對立的一類逆變器就是離網(wǎng)逆變器。離網(wǎng)型逆變器指的是逆變器輸出不和電網(wǎng)相聯(lián),而是和負載相聯(lián),直接帶動負載供電。離網(wǎng)逆變器應用 是較少的,主要在一些偏遠地區(qū),不具備并網(wǎng)條件,并網(wǎng)條件差,或者有自發(fā)電,自用電需求的場合下,離網(wǎng)系統(tǒng)強調的是“自發(fā)自用”。離網(wǎng)逆變器由于應用少, 因此在技術上研究、的都很少。在國際上關于離網(wǎng)逆變器的技術條件,標準也很少,這就導致了該類逆變器研究,開發(fā)的越來越少,呈現(xiàn)萎縮的態(tài)勢。但離網(wǎng)逆 變器所具有的功能,涉及到的技術卻并不簡單,特別是和儲能電池的配合,整個系統(tǒng)的控制和管理都比并網(wǎng)型逆變器要復雜。應該說,由離網(wǎng)逆變器,光伏板,蓄電 池,負載等其它設備組成的系統(tǒng)已經(jīng)是一個簡單的微電網(wǎng)系統(tǒng),唯一一點是該系統(tǒng)不和電網(wǎng)相聯(lián),是一個“孤島系統(tǒng)”。

            事實上,離網(wǎng)逆變器是雙向逆變器發(fā)展的一個基礎,雙向逆變器實際上是綜合了并網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)逆變器的技術特點,應用在局部供電網(wǎng)絡或者發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng) 并聯(lián)使用的場合。這類應用雖然目前不多,但因為該類系統(tǒng)是微電網(wǎng)發(fā)展的雛形,符合未來分布式發(fā)電的基礎架構和商業(yè)運行模式,因此在技術上屬于承前啟后的一 個角色,即在當前并網(wǎng)型應用和未來局部微電網(wǎng)應用之間的橋梁作用。事實上,目前在一些光伏發(fā)展較快,較為成熟的國家和市場,以家庭、小型區(qū)域為單位的微電 網(wǎng)應用已經(jīng)在開始慢慢發(fā)展了。同時,當?shù)卣膭钜约彝閱卧l(fā)展局部發(fā)電、儲電、用電的網(wǎng)絡,以新能源發(fā)電自用優(yōu)先,不足部分取自電網(wǎng)。因此雙向逆變器 需要考慮更多的控制功能和能源管理功能,如蓄電池充放電控制,并網(wǎng)/離網(wǎng)運行策略,負載可靠供電策略等??偠灾?,雙向逆變器將更多的從整個系統(tǒng)的角度擔 當重要的控制和管理功能,而不單一的只考慮電網(wǎng)的要求或者負載的要求。

            作為電網(wǎng)發(fā)展的方向之一,以新能源發(fā)電為核心構建的局部發(fā)電、配電、用電網(wǎng)絡將是未來微電網(wǎng)主要發(fā)展的方式之一。在這種模式下,局部微電網(wǎng)將和大電網(wǎng) 形成一種互動的關系,微電網(wǎng)將不再是緊密依靠大電網(wǎng)運行,而更多的以獨立運行的方式,即孤島方式在運行。以滿足區(qū)域的安全,可靠用電優(yōu)先,只有在局部電力 富?;蛘咝枰獜耐獠侩娋W(wǎng)取電時,才形成并網(wǎng)運行的模式。目前,由于各方面的技術,政策等條件不成熟,微電網(wǎng)并沒有大規(guī)模的得到應用,只有少量的示范項目在 運行,而且這些項目中,以并網(wǎng)運行的模式居多。微網(wǎng)逆變器是結合了雙向逆變器的技術特征,同時擔當重要的電網(wǎng)管理功能,是典型的逆變、控制和管理為一體的 綜合控制逆變一體機。它承擔著局部能量管理、負荷控制,電池管理,逆變,保護等功能,將和微電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)(MGEMS)一起完成對整個微電網(wǎng)的管理功 能,將是構建微網(wǎng)系統(tǒng)的核心設備。和逆變器技術發(fā)展中最開始的并網(wǎng)逆變器相比,已經(jīng)脫離了單純的逆變功能,而承載了微電網(wǎng)管理和控制的功能,從系統(tǒng)層面關 注和解決一些問題。圖2展示的是我公司合作的微點網(wǎng)項目系統(tǒng)配置圖,該系統(tǒng)具有一定的典型性,是由柴油發(fā)電機擔當基本供電單元,可再生能源發(fā)電作為補充。 由我公司提供儲能型逆變器,提供雙向逆變、變流、電池充放電,微電網(wǎng)管理系統(tǒng)對整個微電網(wǎng)進行管理,接觸器A,B,C都是受控于微電網(wǎng)管理系統(tǒng),能夠在孤 島運行時根據(jù)電力供應切斷非重要負荷,維持微電網(wǎng)的穩(wěn)定和重要負荷的安全運行。

             圖2 一種微電網(wǎng)應用系統(tǒng)

            圖2 一種微電網(wǎng)應用系統(tǒng)

            目前各逆變器廠商主要供應并網(wǎng)型逆變器,少量的離網(wǎng)逆變器和雙向逆變器,只有極少的國內外大廠商推出了面向微電網(wǎng)應用的微網(wǎng)逆變器。而且這類逆變器由 于缺乏相關的技術標準,認證標準,還存在著各家的產品功能差異大,技術水平差異大的特點。特別是在家用型微電網(wǎng)產品上,只有歐洲幾個技術領先的廠商如德國 的SMA,KACO等有少量的產品,國內廠商還沒有推出相應的產品。

            北京昆蘭新能源技術有限公司在小型家用型、商用型逆變器技術上處于國內領先的地位,其Sunteams1-5Kw在國際市場上累計銷售了6萬多臺,產 品質量和性能得到了市場的廣泛驗證和客戶的高度認可。北京昆蘭已經(jīng)形成了功率等級從1.5kW到1MW的完整的并網(wǎng)逆變器產品線,正在規(guī)劃和研發(fā)面向微電 網(wǎng)應用的儲能雙向逆變器。北京昆蘭繼續(xù)領跑國內的逆變器技術研發(fā),為國內外的客戶提供高性能的逆變器產品和高質量的服務,為綠色能源的發(fā)展貢獻更大的力 量!



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