大型光伏并網(wǎng)電站的關(guān)鍵技術(shù)

1大型光伏電站概述2大型光伏并網(wǎng)發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)光伏并網(wǎng)逆變器的市場(chǎng)及產(chǎn)業(yè)大型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛2008年，世界光伏電池產(chǎn)量6.9GWp。其中大于600KWp以上的電站總和大約2GWp。目前，最大的光伏并網(wǎng)電站，安裝于西班牙的Olmedilla，(CastilaLaMancha)。裝機(jī)容量為60MWp。安裝時(shí)間為2008年。1大型光伏電站概述1大型光伏電站概述中國(guó)適合發(fā)展大型光伏電站：MW級(jí)光伏電站的大力推廣，將有效降低太陽(yáng)電池的成本和價(jià)格。MW級(jí)光伏電站在世界上已經(jīng)有許多案例，均是比較成功的。我國(guó)的若干大城市和西部地區(qū)也在積極探討和嘗試實(shí)施大型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。國(guó)家法律和政策的大力支持。中國(guó)城市現(xiàn)狀西部北部豐富的日照和土地資源/en/top50pv.php世界前50大PV電站

太陽(yáng)電池大型并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)接入系統(tǒng)（升壓變壓器、交流斷路器、計(jì)量設(shè)備等）太陽(yáng)電池方陣支架（固定或自動(dòng)跟蹤）方陣匯流箱交、直流配電系統(tǒng)交直流電纜監(jiān)測(cè)、計(jì)量、數(shù)采設(shè)備（氣象監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集及傳輸?shù)龋┢渌布O(shè)備1大型光伏電站概述2大型光伏電站的關(guān)鍵技術(shù)及趨勢(shì)2.1組件的高壓絕緣技術(shù)2.2轉(zhuǎn)換效率2.3可靠性（保護(hù)配置方式和種類）2.4輸出電流總諧波2.5電磁兼容技術(shù)（電磁干擾，防雷，接地，浪涌,漏電等）2.6最大功率點(diǎn)跟蹤方式2.7電網(wǎng)鎖相技術(shù)2.8孤島效應(yīng)檢測(cè)技術(shù)2.9并網(wǎng)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.10并網(wǎng)系統(tǒng)的群控、監(jiān)控及調(diào)度技術(shù)2.11大規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)發(fā)展方向2.1組件的高壓絕緣技術(shù)光伏并網(wǎng)逆變器中常用的效率概念：最大效率ηmax：逆變器所能達(dá)到的最大效率歐洲效率ηeuro：按照在不同功率點(diǎn)效率根據(jù)加權(quán)公式計(jì)算加州效率ηcec：考慮直流電壓對(duì)效率的影響，再次平均MPPT效率ηmppt：反應(yīng)逆變器最大功率點(diǎn)跟蹤的精度目前，先進(jìn)水平：ηmax>96.5%ηeuro>96%2.2轉(zhuǎn)換效率如何提高效率：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（boost，單級(jí)，三電平）器件：功率器件，變壓器，電抗主功率器件開關(guān)頻率控制算法，調(diào)制方式，死區(qū)其他細(xì)節(jié)：輔助開關(guān)電源，風(fēng)扇，散熱器等2.2轉(zhuǎn)換效率SG100K3（新品）的效率：最大效率ηmax

：96.8%歐洲效率ηeuro：

96.1%（在研新品ηmax：97.1%ηeuro：96.4%）SG500KTL的效率：最大效率ηmax

：98.5%歐洲效率ηeuro：

98.3%最大效率ηmax

：96.5%歐洲效率ηeuro：

95.4%SG250K3的效率：2.2轉(zhuǎn)換效率保護(hù)類型：電網(wǎng)電壓過欠壓電網(wǎng)電壓過欠頻交流短路保護(hù)孤島效應(yīng)保護(hù)逆變器過熱保護(hù)直流極性反接保護(hù)直流過壓保護(hù)逆變器過載保護(hù)逆變器對(duì)地漏電保護(hù)

2.3可靠性（保護(hù)配置方式和種類）SG100K3:<3%在額定負(fù)載時(shí)

SG250K3:<3%在額定負(fù)載時(shí)

SG500KTL:<3%在額定負(fù)載時(shí)2.4輸出電流總諧波輸出電流諧波抑制方法：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇：L-C，L-C-L電感和電容參數(shù)的設(shè)計(jì)控制算法，PWM驅(qū)動(dòng)方式采樣精度運(yùn)算精度目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求<5%，但許多用戶要求<3%2.4輸出電流總諧波新的研究方向：如何抑制低功率時(shí)的電流諧波？如何抑制多臺(tái)逆變器同時(shí)并網(wǎng)時(shí)電流諧波的疊加問題？如何在電網(wǎng)電壓諧波大時(shí)，仍舊保證低電流諧波？在弱網(wǎng)環(huán)境下，如何保證電流諧波？2.5電磁兼容技術(shù)1.電磁干擾電網(wǎng)對(duì)逆變器產(chǎn)生的干擾：電壓漲跌，頻率漂移，電氣噪聲，浪涌等。要求逆變器不能損壞。逆變器對(duì)于電網(wǎng)產(chǎn)生的干擾：電流諧波，電壓波動(dòng)、電壓閃變、無功功率、電網(wǎng)阻抗、干擾疊加等。必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。逆變器對(duì)于其他電器的干擾：傳導(dǎo)干擾，空間輻射干擾等。必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2.5電磁兼容技術(shù)電磁干擾對(duì)策：隔離變壓器EMI濾波器控制算法拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.5電磁兼容技術(shù)2.防雷和接地目前沒有頒布明確的相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可以參考的標(biāo)準(zhǔn)：《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-1994(2000)交流電氣裝置的接地DL/T6211997IEC60364-7-712-2002IEC61557-4-2007SJ/T11127-1997光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)過電壓保護(hù)－－導(dǎo)則2.5電磁兼容技術(shù)2.防雷和接地支架等電位連接太陽(yáng)電池邊框接地接地電阻的設(shè)計(jì)（直流和交流）接閃器的設(shè)計(jì)和布置（滾球法等）低壓電網(wǎng)和高壓電網(wǎng)防雷和接地參考成熟設(shè)計(jì)典型的直流和交流防雷，采用凱文接線2.防雷和接地2.5電磁兼容技術(shù)大型光伏電池方陣的防雷2.防雷和接地2.5電磁兼容技術(shù)光伏電池在不同的日照和溫度條件下，具有不同的MPP太陽(yáng)電池陣列的P-V特性

不同溫度下的P-V特性曲線

不同日照量下的I-V和P-V特性曲線

2.6最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）1.光伏系統(tǒng)中MPPT跟蹤算法MPPT的跟蹤要求：快速性準(zhǔn)確性穩(wěn)定性特別是在弱光和多云的天氣下，MPPT算法的優(yōu)劣十分重要2.6最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）常用MPPT算法:

干擾觀測(cè)法（爬山法）P&O

增量電導(dǎo)法（di/dV＝－I/V）其他一些方法：模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，自適應(yīng)算法等MPPT核心控制思想是通過直流電壓的擾動(dòng)，判斷直流功率的變化，從而搜索到最大功率點(diǎn)。2.6最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）試驗(yàn)和測(cè)試手段：在正常工作條件下測(cè)試MPPT算法將十分耗時(shí)，同時(shí)很難比對(duì)。最佳的方法是使用光伏陣列模擬器對(duì)于太陽(yáng)能陣列模擬器要求：能夠方便設(shè)定光伏陣列的串并聯(lián)數(shù)可真實(shí)模擬單晶硅，多晶硅和非晶硅的U-I曲線最好具有短路特性。即真正為電流源特性功率容量需要達(dá)到100KW左右。2.6最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）常用方法：2.7電網(wǎng)鎖相技術(shù)

使用DSP芯片的CAPTURE口進(jìn)行捕獲。軟件中偵測(cè)到電網(wǎng)頻率和相位。調(diào)整并網(wǎng)電流的頻率和相位，從而使得并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓同頻，相位差180°。

使用電壓比較器和施密特觸發(fā)器進(jìn)行整形，得到和電網(wǎng)電壓完全同頻同相的方波。發(fā)展方向：使用更精確的鎖相電路如何克服在大功率并網(wǎng)時(shí)，電網(wǎng)電壓采樣電路的波動(dòng)影響2.7電網(wǎng)鎖相技術(shù)所謂孤島效應(yīng)是指當(dāng)電網(wǎng)的部分線路因故障或維修而停電時(shí)，停電線路由所連的并網(wǎng)發(fā)電裝置繼續(xù)供電，并連同周圍負(fù)載構(gòu)成一個(gè)自給供電的孤島的現(xiàn)象。孤島效應(yīng)的定義：孤島效應(yīng)發(fā)生的機(jī)理光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的功率流圖

2.8孤島效應(yīng)檢測(cè)技術(shù)

被動(dòng)檢測(cè)：電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位。當(dāng)電網(wǎng)失電時(shí)，會(huì)在電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位參數(shù)上，產(chǎn)生跳變信號(hào)，通過檢測(cè)跳變信號(hào)來判斷電網(wǎng)是否失電。2.8孤島效應(yīng)檢測(cè)技術(shù)主動(dòng)式檢測(cè)：指對(duì)電網(wǎng)參數(shù)產(chǎn)生小干擾信號(hào)，通過檢測(cè)反饋信號(hào)來判斷電網(wǎng)是否失電，其中一種方法就是通過在并網(wǎng)電流中注入很小的失真電流。通過測(cè)量逆變器輸出的電流的相位和頻率，采用正反饋的方案，加大注入量。從而在電網(wǎng)失電時(shí)，能夠很快地檢測(cè)出異常值。逆變器中同時(shí)具有兩種軟件解決方案ENS模塊

德國(guó)VDE126-1-1要求并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)中必須有獨(dú)立的檢測(cè)電網(wǎng)斷電的模塊。一般常用的方法是主動(dòng)測(cè)量電網(wǎng)的阻抗。當(dāng)電網(wǎng)的阻抗發(fā)生突變或變得比較大時(shí)，則認(rèn)為發(fā)生了孤島。當(dāng)然，電壓和頻率的變化和超出范圍也是重要依據(jù)。具有獨(dú)立性，使用功率范圍寬2.8孤島效應(yīng)檢測(cè)技術(shù)采用工頻變壓器隔離的大功率三相并網(wǎng)逆變器1常見大功率并網(wǎng)逆變器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.9拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1常用大功率并網(wǎng)逆變器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)低壓輸出接中壓變壓器方案2.9拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多個(gè)功率模塊并聯(lián)2.9拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1常見大功率并網(wǎng)逆變器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主電路采用三電平方案1常見大功率并網(wǎng)逆變器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.9拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2未來發(fā)展方向多重疊加技術(shù)10MW系統(tǒng)2.9拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)共用變壓器逆變技術(shù)優(yōu)化直流母線電壓、升壓變壓器配置和變比，避免重復(fù)升壓，提高系統(tǒng)效率優(yōu)先考慮當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷，避免過多電能的遠(yuǎn)距離傳送2未來發(fā)展方向2.9拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)輕型直流輸電2未來發(fā)展方向2.9拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多重疊加技術(shù)2未來發(fā)展方向2.9拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.10群控、監(jiān)控及調(diào)度技術(shù)1、并網(wǎng)逆變器的啟動(dòng)和停止控制——“早出晚歸”●小型電站，逆變器自己運(yùn)算解決●大型電站，加裝日照控制、群體控制解決2、并網(wǎng)逆變器輕載時(shí)的效率問題●按需要逆變器逐個(gè)并聯(lián)投運(yùn)●按光伏陣列并聯(lián)支路分配逆變器2.10群控、監(jiān)控及調(diào)度技術(shù)3、并網(wǎng)逆變器的信息交流技術(shù)●計(jì)量認(rèn)定、認(rèn)證●通訊技術(shù)RS232RS485CANInternetGPRS4、電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)正常電網(wǎng)時(shí)的限功率運(yùn)行電網(wǎng)檢修時(shí)的停機(jī)（計(jì)劃性）電網(wǎng)故障時(shí)的急停（隨機(jī)性）弱網(wǎng)時(shí)的調(diào)度策略提供自動(dòng)無功功率補(bǔ)償提供LVRT，低電壓穿越逆變器將來的發(fā)展方向：MTFF（meantimetofirstfailure）首次故障時(shí)間目前為5年左右，需要延長(zhǎng)至十年。對(duì)于將來光伏并網(wǎng)逆變器要求：高效率，高可靠性，長(zhǎng)壽命，更低成本使用膜電容，電解電容的壽命有限2.11技術(shù)發(fā)展方向新的控制算法，更快，更強(qiáng)的數(shù)字信號(hào)處理器（如DSP或ARM）更好的電力電子模塊，目前1200V3600AIGBT單管IGCT器件，SIC器件，PEBB（電力電子積木）

IEGT：電子注入增強(qiáng)柵晶體管逆變器將來的發(fā)展方向：2.11技術(shù)發(fā)展方向逆變器將來的發(fā)展方向：2.11技術(shù)發(fā)展方向多用途逆變技術(shù)

——夜間無功補(bǔ)償功能（SVC）

——電網(wǎng)失電后的應(yīng)急供電功能（EPS）

——?jiǎng)討B(tài)電壓支撐功能

——數(shù)字化電網(wǎng)的一部分（DPS）

——智能電網(wǎng)的一部分（smartgrid）

2.11技術(shù)發(fā)展方向風(fēng)電和光伏發(fā)電的特點(diǎn)：波動(dòng)性、不可控性大型風(fēng)場(chǎng)和荒漠電站：通常接入輸電網(wǎng)，地點(diǎn)遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，接入的區(qū)域電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較薄弱，大量光伏和風(fēng)力功率的注入會(huì)影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，故對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行帶來新的挑戰(zhàn)小型分布式發(fā)電系統(tǒng)：傳統(tǒng)配電網(wǎng)中潮流輻射式分布和傳輸，節(jié)點(diǎn)調(diào)壓能力有限，故將影響配電網(wǎng)的潮流方向、電壓特性以及電能質(zhì)量等，為配電網(wǎng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行帶來新的挑戰(zhàn)積極應(yīng)對(duì)？還是消極抵制？對(duì)于電網(wǎng)的挑戰(zhàn)3光伏并網(wǎng)逆變器的市場(chǎng)及產(chǎn)業(yè)

SMAIngeteamKACOConergySATCONFroniusREFUXantrexSiemens3光伏并網(wǎng)逆變器的市場(chǎng)及產(chǎn)業(yè)

2008年市場(chǎng)份額

IEEE929-2000RecommendedpracticeforUtilityInterfaceofPVsystem.UL1741-2005StandardforStaticInvertersandChargeControllersforUseinPVPowerSystemsIEC60304ElectricalInstallationsofbuilding.IEC61000EMCstandards.IEC61727-2004Photovoltaicsystem-characteristicsoftheutilityinterface.AS4777.1Part1：InstallationrequirementsAS4777.2Part2：InverterrequirementsAS4777.3Part3：GridprotectionrequirementsIEEE1547-2003IEEEStandardforinterconnectingdistributedresourceswithelectricpowersystemsIEEE1547.1-2005IEEEStandardconformancetestproceduresforequipmentinterconnectingdistributedresourceswithelectricpowersystems逆變器常用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)3光伏并網(wǎng)逆變器的市場(chǎng)及產(chǎn)業(yè)

GB/TXXXX光伏并網(wǎng)逆變器（由陽(yáng)光電源負(fù)責(zé)起草）GB/T19939-2005光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求GB/T20046-2006光伏系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性GB/Z19964-2005光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定GB/T19064-2003家用太陽(yáng)能光伏電源系統(tǒng)技術(shù)要求和試驗(yàn)方法GB/TXXXX光伏系統(tǒng)并網(wǎng)性能測(cè)試方法GB/TXXXX光伏系統(tǒng)并網(wǎng)安全要求3光伏并網(wǎng)逆變器的市場(chǎng)及產(chǎn)業(yè)

逆變器常用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)光伏電源標(biāo)準(zhǔn)化的問題標(biāo)準(zhǔn)的體系問題標(biāo)準(zhǔn)的滯后問題標(biāo)準(zhǔn)的投入、質(zhì)量問題參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)的語(yǔ)言、水平問題與其他可再生能源發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)的銜接問題3光伏并網(wǎng)逆變器的市場(chǎng)及產(chǎn)業(yè)

合肥陽(yáng)光電源有限公司成立于1997年，是專業(yè)從事太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電變流器、電力系統(tǒng)電源、綠色節(jié)能電源研究、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。

現(xiàn)有員工：300人

注冊(cè)資本：3000萬元

總資產(chǎn)：

1.5億元現(xiàn)有技術(shù)人員：

高級(jí)職稱中級(jí)職稱初級(jí)職稱20人50人40人博士碩士本科6人24人46人一、概況4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)CE證書:SG1.5K－6K(WG1.5K-6K)4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)CE證書:SG10K3－100K3(WG10K3－100K3)4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)TUV證書:SG100K3，WG100K34陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)北京電力科學(xué)研究院測(cè)試報(bào)告測(cè)試報(bào)告：SG10K3~SG500KTL4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)意大利DK5940認(rèn)證SG30K3,50K3,SG100K3,SG250K3,SG500KTL4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)PowerswitchingdeviceBreaker&ContactorSensorsDrivingICTransformer&FiltersSurgearrestorCapacitor4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)?cè)浖O(shè)計(jì)4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)Sunnyaccess1SG100K32SG250K33SG250KTL4SG500K35SG500KTL6SG1000KHV4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)100KW-1000KWSG100K34陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)SG100K34陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)SG250K34陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)SG250K34陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)SG250KTL4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)SG250KTL4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)SG500K34陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)SG500K34陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)SG500KTL4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)SG500KTL4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)SG1000KTL4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)SG1000KTL4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)SG1000KHV-MW級(jí)光伏電站整體解決方案4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)SG1000KHV-MW級(jí)光伏電站整體解決方案SG1000KHV-MW級(jí)光伏電站整體解決方案4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)SG1000KHV-MW級(jí)光伏電站整體解決方案4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)4陽(yáng)光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績(jī)1.兩臺(tái)