電力電子設(shè)備在微電網(wǎng)中的應(yīng)用

1、電力電子設(shè)備在微電網(wǎng)(dinwng)中的應(yīng)用 張喆 共四十三頁(yè)什么(shn me)是微電網(wǎng)微電網(wǎng) Micro-Grid 是一組微電源(dinyun)、負(fù)載、儲(chǔ)能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成的系統(tǒng)單元。微與之相對(duì)應(yīng)的是“大” 大電網(wǎng)即國(guó)家電網(wǎng)、區(qū)域電網(wǎng)、省電網(wǎng)、 以及城市電網(wǎng)、居民區(qū)的配電網(wǎng)。 微電源 Micro-Source 一組、或者多組太陽(yáng)能電池組件加一個(gè)并網(wǎng)逆變器 一臺(tái)柴油機(jī)、一臺(tái)微型燃?xì)廨啓C(jī) 一臺(tái)或者多臺(tái)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī) 一組蓄電池、燃料電池和DC/DC、DC/AC設(shè)備 大電源 火力發(fā)電廠、水力電站、核電站共四十三頁(yè)微電網(wǎng)(dinwng)結(jié)構(gòu)直流母線微電網(wǎng)(dinwng)結(jié)構(gòu)軍隊(duì)由于直流設(shè)備比較多

2、，對(duì)這樣的系統(tǒng)比較青睞！共四十三頁(yè)微電網(wǎng)(dinwng)結(jié)構(gòu)交流微電網(wǎng)(dinwng)結(jié)構(gòu)Pcc:公共連接點(diǎn)是微電網(wǎng)和大電網(wǎng)的連接點(diǎn)。Pcc連接，微電網(wǎng)處于并網(wǎng)狀態(tài)斷開(kāi)，微電網(wǎng)處于孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)共四十三頁(yè)智能(zh nn)電網(wǎng)大電網(wǎng)(dinwng)若干個(gè)不同形式的微電網(wǎng)，和大電網(wǎng)連接的電力網(wǎng)絡(luò)，就是意義上的智能電網(wǎng)。共四十三頁(yè)微電網(wǎng)(dinwng)的意義微電網(wǎng)可以提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性 2008年的特大雪災(zāi)、汶川地震由于電力系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)被損壞導(dǎo)致部分區(qū)域電網(wǎng)無(wú)法工作，給救災(zāi)工作、人民生活帶來(lái)影響。微電網(wǎng)可以促進(jìn)太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源的發(fā)展微電網(wǎng)可以提高配電網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性和提高供電的電能

3、質(zhì)量 配電網(wǎng)出現(xiàn)故障(gzhng)，微電網(wǎng)可以繼續(xù)供電，直至配電網(wǎng)恢復(fù)工作。 微電網(wǎng)建設(shè)在我國(guó)、可以延緩大電網(wǎng)建設(shè)、降低網(wǎng)損、適合新農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)共四十三頁(yè)微電源(dinyun)的種類(lèi)微型(wixng)燃?xì)廨啓C(jī)燃料電池超級(jí)電容中小功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)共四十三頁(yè)電力(dinl)電子設(shè)備DC/DC設(shè)備 DC/DC即直流之間電壓變換(binhun)。 主要用于直流電的升壓或者降壓。離網(wǎng)系統(tǒng)中，特別是單相的小系統(tǒng)，蓄電池的電壓往往是24v-48v。 如果把48v蓄電池直接接在離網(wǎng)逆變器電路的直流側(cè)，逆變器電路是不工作的。根據(jù)電力電子變換的原理，如果想得到220V的交流電壓，直流側(cè)的直流電壓要在350V左右?？?/p>

4、華標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)柜產(chǎn)品太陽(yáng)能控制器、風(fēng)能控制器集成在19英寸機(jī)柜中共四十三頁(yè)三種基本的DC/DC電路(dinl)形式VinVoLIoSDVinVoDLIoS1DS2VinVoDLIoSVo=Vin *D/(1-D)Vo=Vin *DVo=Vin /(1-D)VoVin, 升壓型電路VoVin, 當(dāng)DVin 當(dāng)D0.5 升降壓型電路電力電子設(shè)備共四十三頁(yè)電力(dinl)電子設(shè)備微電網(wǎng)系統(tǒng)中，除了我們熟悉的鉛酸系列蓄電池、鋰電池以外，超級(jí)電容、燃料電池也是直流輸入。由于超級(jí)電容、燃料電池目前的成本過(guò)大，在現(xiàn)有的示范項(xiàng)目中不可能大規(guī)模使用。所以(suy)串聯(lián)電壓等級(jí)不會(huì)很高。需要使用專(zhuān)用的DC-DC設(shè)備。

5、目前針對(duì)市場(chǎng)上比較成熟的能夠商業(yè)化的-磷酸型堿性燃料電池PAFC 科華已經(jīng)研發(fā)出專(zhuān)用的DC-DC設(shè)備。 （特別指出、燃料電池不是一種儲(chǔ)能設(shè)備）針對(duì)超級(jí)電容共四十三頁(yè)電力(dinl)電子設(shè)備超級(jí)電容多為雙電層結(jié)構(gòu)，其活性炭電級(jí)和電解質(zhì)之間是空間分布結(jié)構(gòu)。可以用多個(gè)電容器的串并聯(lián)描述它的特性。在超級(jí)電容的充/放電過(guò)程中，端電壓范圍變化很大，必須用DC-DC設(shè)備做為接口電路來(lái)調(diào)節(jié)超級(jí)電容的充電和放電。 同時(shí)充電、放電的DC-AC設(shè)備是必須是雙向的。超級(jí)電容充放電，因?yàn)椴皇腔瘜W(xué)反應(yīng)，所以它可以克服化學(xué)電池的很多不足。比如在電力系統(tǒng)中可以迅速準(zhǔn)確的補(bǔ)償系統(tǒng)所需的有功(yu n)和無(wú)功。科華超級(jí)電容逆變器

6、共四十三頁(yè)電力(dinl)電子設(shè)備科華中(Huzhng)、大功率并網(wǎng)逆變器共四十三頁(yè)電力(dinl)電子設(shè)備傳統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器，多屬于不可調(diào)度型。目前并網(wǎng)逆變器只能工作在單一的并網(wǎng)模式下。電網(wǎng)不工作，逆變器就停機(jī)。 傳統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器只有一個(gè)(y )功能，就是通過(guò)MPPT,最大限度的輸出電流，無(wú)法精確控制。當(dāng)負(fù)荷消耗不了，只能輸送到上一級(jí)電網(wǎng)，或者通過(guò)防逆流裝置，限制功率。 傳統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器，往往在直流側(cè)串入一個(gè)平波用的大電感，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性變差，不能在微電網(wǎng)中做為主要控制電源使用。共四十三頁(yè)電力(dinl)電子設(shè)備科華7月份在青海玉樹(shù)宗達(dá)寺離網(wǎng)系統(tǒng)組件(z jin)90KW逆變器100KVA控制器

7、348V300A離網(wǎng)系統(tǒng)可認(rèn)為是典型的微電網(wǎng)系統(tǒng)共四十三頁(yè)光伏組件(z jin)蓄電池組直流設(shè)備(shbi)SPC348/300交流設(shè)備三相系統(tǒng)，含多種感性負(fù)載UK3310-33500電力電子設(shè)備傳統(tǒng)的離網(wǎng)逆變器，等效為電壓源優(yōu)點(diǎn)可以給各種負(fù)載提供穩(wěn)定的電壓和頻率共四十三頁(yè)電力(dinl)電子設(shè)備四川石渠縣柴光互補(bǔ)(h b)項(xiàng)目2012年9月蓄電池電壓220V逆變器80KVA帶柴油機(jī)這個(gè)系統(tǒng)可以認(rèn)為是多電源微網(wǎng)系統(tǒng)共四十三頁(yè)光伏組件(z jin)蓄電池組直流設(shè)備(shbi)SPC192/220XXX交流設(shè)備如果蓄電池組過(guò)大，需要很大的充電電流，需要外掛充電器UK3310-33500電力電子設(shè)備

8、共四十三頁(yè)SPC048系列(xli)投切式光伏離網(wǎng)控制器技術(shù)特點(diǎn)1、48V30-200A3、中英文大屏幕LCD顯示屏：具有發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、歷史記錄功能4、數(shù)字化控制技術(shù)5、采用低損耗，長(zhǎng)壽命的MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管作為控制器的主要開(kāi)關(guān)器件；6、負(fù)載回路采用直流專(zhuān)用接觸器，無(wú)壓降損耗7、48V通信用用共正極接地系統(tǒng)8、二次下電功能9、自動(dòng)油機(jī)開(kāi)啟功能10、完善保護(hù)功能：PV板反接、電池過(guò)壓、欠壓斷開(kāi)功能11、完善的通信接口：干接點(diǎn)、RS232、RS48512、可標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)19英寸機(jī)柜安裝或者壁掛安裝共四十三頁(yè)SPC048原理(yunl)框圖-PWM方式MC9S08DZ96CPULCDDS時(shí)鐘

9、(shzhng)存貯芯片次要負(fù)載48V電池J1 防反接保護(hù)電源按鈕PV輸入1防過(guò)壓保護(hù)干接點(diǎn)接口板RS485電子開(kāi)關(guān)1電子開(kāi)關(guān)6PV輸入6重要負(fù)載J2共四十三頁(yè)科華風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)(xtng)互補(bǔ)海邊試驗(yàn)場(chǎng)風(fēng)光(fnggung)柴混合控制系統(tǒng)海水淡化系統(tǒng)科華2kW風(fēng)機(jī)海島微電網(wǎng)應(yīng)用共四十三頁(yè)風(fēng)光互補(bǔ)海水淡化應(yīng)用(yngyng)系統(tǒng)圖防雷箱控制箱發(fā)電機(jī)輸入(shr)空開(kāi)48V600AH蓄電池組WPC048-40A逆變器DJN3000-KSPC048050PV板2000W海水淡化機(jī)PV：2000W風(fēng)機(jī)：3D100 1臺(tái)蓄電池：600AH48V逆變器：DJN3000-K日產(chǎn)淡水：1噸3D100共四十三頁(yè)

10、微網(wǎng)研究(ynji)如何把多種能源形式整合在一個(gè)系統(tǒng)中是科華未來(lái)幾年的研究方向。在市場(chǎng)(shchng)反饋的情況來(lái)看，國(guó)內(nèi)的西北地區(qū)、非洲不發(fā)達(dá)地區(qū)。大容量無(wú)電地區(qū)的太陽(yáng)能集中供電系統(tǒng)，正在取代以往的戶(hù)用系統(tǒng)。（控制逆變一體機(jī)） 此圖為科華大容量離網(wǎng)供集中供電系統(tǒng)的解決方案離網(wǎng)逆變器不能直接并聯(lián)，需要做電壓源逆變器的并機(jī)，否則會(huì)電壓源短路這種方案的最大缺點(diǎn)，蓄電池充放電次數(shù)多，如果減少蓄電池投資，光伏組件造成浪費(fèi)。共四十三頁(yè)微網(wǎng)研究(ynji)電壓(diny)源逆變器VSI電流源逆變器CSI負(fù)載一種混合離網(wǎng)供電系統(tǒng)，電壓源逆變器做為電流源逆變器的u/f數(shù)據(jù)參考。蓄電池充當(dāng)功率平衡角色組件蓄電池

11、共四十三頁(yè)微網(wǎng)研究(ynji)傳統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器，屬于電流控制。無(wú)電網(wǎng)（電壓源）時(shí)，無(wú)法工作。 由于并網(wǎng)逆變器的先天不足，微電網(wǎng)在孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)需要一種可以組網(wǎng)（模擬同步發(fā)電機(jī)輸出特性）的微網(wǎng)專(zhuān)用逆變器。微網(wǎng)逆變的設(shè)計(jì)依據(jù) 光伏陣列不直接連接并網(wǎng)逆變器，而是通過(guò)DC-DC連接在儲(chǔ)能設(shè)備(shbi)上，再把儲(chǔ)能設(shè)備(shbi)的電壓做為直流母線的基準(zhǔn)逆變到電網(wǎng)上，同時(shí)在DC-DC環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了MPPT,這種設(shè)備可以對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備做P/Q調(diào)節(jié)，在并網(wǎng)點(diǎn)輸出有功和無(wú)功功率，輸出功率的大小根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓頻率控制。同時(shí)做為主電源（組網(wǎng)電源）為其他電源提供電壓和頻率的參考。共四十三頁(yè)微網(wǎng)研究(ynji) 倒下垂控制

12、并網(wǎng)點(diǎn)頻率過(guò)低、逆變器加大有功(yu n)輸出。 并網(wǎng)點(diǎn)電壓過(guò)低、逆變器加大無(wú)功輸出。并網(wǎng)模式孤網(wǎng)模式邏輯開(kāi)關(guān)物理開(kāi)關(guān)負(fù)載電網(wǎng)控制器VSI逆變器共四十三頁(yè)微網(wǎng)研究(ynji)當(dāng)電網(wǎng)正常時(shí) 微電源提供的電能足夠負(fù)載使用時(shí)，使用微電源的能量。 微電源能量不足時(shí)，電網(wǎng)補(bǔ)足。 微點(diǎn)源能量富余，余電上網(wǎng)。 此時(shí)，逆變器工作在并網(wǎng)模式，電流控制模式。當(dāng)電網(wǎng)異常時(shí) VSI逆變器切換到孤網(wǎng)模式，采用(ciyng)電壓控制模式。 VSI逆變器為整個(gè)微電網(wǎng)提供U/F支撐。共四十三頁(yè)微網(wǎng)研究(ynji) 微網(wǎng)逆變器的研究難點(diǎn)和問(wèn)題： 1.微網(wǎng)靈活(ln hu)多變，微電源種類(lèi)靈活(ln hu)多變。誰(shuí)來(lái)組網(wǎng)？ 2.

13、如何做到并網(wǎng)到孤網(wǎng)之間的平滑切換？算法種類(lèi)繁多。 3.微電源的種類(lèi)，決定了算法的使用！ 4.光伏、風(fēng)電這類(lèi)的可再生能源隨時(shí)性的功率波動(dòng)，對(duì)微電網(wǎng)并網(wǎng)電PCC的影響，以及對(duì)控制系統(tǒng)的影響如何處理？ 5.儲(chǔ)能設(shè)備容量如何確定，以及相關(guān)的能量管理系統(tǒng)。 共四十三頁(yè)微網(wǎng)研究(ynji)在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，微電網(wǎng)系統(tǒng)仍將會(huì)處于示范階段，各種微電源應(yīng)該會(huì)在各個(gè)(gg)示范區(qū)內(nèi)集中使用。類(lèi)似上圖這樣的應(yīng)用會(huì)比較多共四十三頁(yè)科華微碳園區(qū)(yun q)7.光伏發(fā)電(fdin)區(qū)4.農(nóng)業(yè)大棚區(qū)2.工業(yè)區(qū)1.商業(yè)區(qū)3.民用區(qū)6.儲(chǔ)能電站5.離島系統(tǒng)9.道路照明系統(tǒng)8.新能源電動(dòng)汽車(chē)充電站共四十三頁(yè)科華微碳園區(qū)(yun

14、 q)共四十三頁(yè)工業(yè)區(qū)(風(fēng)光(fnggung)互補(bǔ)供電)共四十三頁(yè)民用區(qū)（分布式風(fēng)光互補(bǔ)(h b)供電系統(tǒng)）共四十三頁(yè)農(nóng)業(yè)(nngy)大棚區(qū)共四十三頁(yè)離島(l do)系統(tǒng)(風(fēng)光互補(bǔ)供電)共四十三頁(yè)儲(chǔ)能(ch nn)電站共四十三頁(yè)科華微碳園區(qū)(yun q)二期垃圾填埋場(chǎng)，8兆瓦電站(din zhn)(道路已通)。一期風(fēng)光互補(bǔ)離島海水淡化實(shí)驗(yàn)基地（已經(jīng)建成）共四十三頁(yè)模塊化微電網(wǎng)系統(tǒng)(xtng)設(shè)備共四十三頁(yè)專(zhuān)注(zhunzh)高端 創(chuàng)新動(dòng)力電力(dinl)通信新能源工業(yè)金融政府交通我們是中國(guó)創(chuàng)造，25年致力電源科技，自主研發(fā)，自有品牌我們?yōu)閯?chuàng)造者創(chuàng)新動(dòng)力，承載重托，不辜負(fù)用戶(hù)的每一次信任共四十三

15、頁(yè)2010年1月 科華恒盛 深圳A股上市中國(guó)本土UPS品牌廠商首家上市企業(yè)股票代碼002335上市(shng sh)共四十三頁(yè)大功率UPS產(chǎn)品2012年度(nind)國(guó)內(nèi)份額KELONG 18.5%中國(guó)大陸整體市場(chǎng)(shchng) NO.3國(guó)內(nèi)品牌 NO.1以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)穩(wěn)居國(guó)內(nèi)品牌高端UPS第一位數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院與賽迪顧問(wèn)CCID報(bào)告 2013.03市場(chǎng)占有率共四十三頁(yè)研發(fā)(yn f)團(tuán)隊(duì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)我們培養(yǎng)了3名國(guó)務(wù)院特殊津貼電源(dinyun)專(zhuān)家領(lǐng) 銜200人研發(fā)團(tuán)隊(duì)首批設(shè)立了博士后科研工作站共四十三頁(yè)謝 謝！zhangzh四十三頁(yè)內(nèi)容摘要電力電子設(shè)備在微電網(wǎng)中的應(yīng)用。一臺(tái)柴油機(jī)、一臺(tái)微型燃?xì)廨啓C(jī)。軍隊(duì)由于直流設(shè)備比較多，對(duì)這樣的系統(tǒng)比較青睞。是微電網(wǎng)和大電網(wǎng)的連接點(diǎn)。