光伏發(fā)電系統(tǒng)低壓側(cè)并網(wǎng)技術(shù)及方案-

光伏發(fā)電系統(tǒng)低壓側(cè)并網(wǎng)技術(shù)及方案合肥陽(yáng)光電源有限公司

研究員Page

1一、光伏發(fā)電低壓側(cè)并網(wǎng)概念二、低壓側(cè)并網(wǎng)逆變器三、低壓側(cè)并網(wǎng)接入技術(shù)四、陽(yáng)光電源并網(wǎng)逆變器介紹五、結(jié)論P(yáng)age

3一、光伏發(fā)電低壓側(cè)并網(wǎng)概念?直接接入低壓配電網(wǎng)400V?自發(fā)自用?分為可逆流/不可逆流系統(tǒng)?節(jié)省部分配電成本、全部變壓器成本?充分利用了原變壓器容量，分?jǐn)偭俗儔浩鲹p耗?可實(shí)現(xiàn)快速的設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、并網(wǎng)Page

4Page

5二、低壓側(cè)并網(wǎng)逆變器?

單相逆變器?單相逆變器組合的三相逆變器?

三相逆變器?

不隔離逆變器Page

61.單相直接逆變系統(tǒng)Page

7直接逆變系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：?省去了笨重的工頻變壓器：特高的效率（98%左右）、重量輕、結(jié)

構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：(1)太陽(yáng)電池板與電網(wǎng)沒有電氣隔離，太陽(yáng)電池板兩極有電網(wǎng)電壓，

對(duì)人身安全不利。(2)直流側(cè)MPPT電壓需要大于350V。對(duì)于太陽(yáng)電池組件乃至整個(gè)

系統(tǒng)的絕緣有較高要求，容易出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。Page

8Page

92.單相工頻隔離系統(tǒng)工頻隔離系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：.

使用工頻變壓器進(jìn)行電壓變換和電氣隔離，具有以下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)

構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、抗沖擊性能好、安全性能良好、直流側(cè)MPPT電

壓等級(jí)一般在220V-600V。缺點(diǎn)：

(1)系統(tǒng)效率相對(duì)較低。(2)笨重。Page

10Page

113.高頻隔離系統(tǒng)高頻隔離系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：.缺點(diǎn)：(1)由于隔離DC/AC/DC的功率等級(jí)一般較小，所以這種拓樸結(jié)構(gòu)

集中在2KW以下；(2)高頻DC/AC/DC的工作頻率較高，一般為幾十KHz,或更高，系

統(tǒng)的EMC比較難設(shè)計(jì)；(3)系統(tǒng)的抗沖擊性能差。Page

12.同時(shí)具有電氣隔離和重量輕的優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)效率在93％左右。4.高頻不隔離（

Boost

升壓）系統(tǒng)Page

13Page

14高頻不隔離系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：.和第一種拓樸結(jié)構(gòu)類似，由于省去了笨重的工頻變壓器，有以下

優(yōu)點(diǎn)：

高效率、重量輕。

同時(shí)加入了BOOST電路用于DC/DC直流輸入

電壓的提升，太陽(yáng)電池陣列的直流輸入電壓范圍可以很寬。缺點(diǎn)：(1)同樣，太陽(yáng)電池板與電網(wǎng)沒有電氣隔離，太陽(yáng)電池板兩極有電

網(wǎng)電壓。(2)使用了高頻DC/DC，EMC設(shè)計(jì)難度加大。(3)可靠性較低。Page

155.多DC-DC（MPPT）、單逆變系

統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：.同高頻不隔離系統(tǒng).由于具有多個(gè)DC-DC電路，適合多個(gè)不同傾斜面陣列接入，即陣列

1

～

n可以具有不同的MPPT電壓，十分適合應(yīng)用于光伏建筑。缺點(diǎn)：.高頻不隔離系統(tǒng)6.半橋逆變技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：注入電網(wǎng)的直流分量較小、電路簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：功率器件利用率低Page

16Page

177、升降壓DC/DC+工頻逆變Page

188、三個(gè)單相逆變器組成的三相系統(tǒng)9、單相三線逆變技術(shù)Page

199.三電平、半橋逆變技術(shù)Page

20Page

2110.諧振型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Page

2211.

DC/DC+三電平逆變技術(shù)12.多重疊加技術(shù)Page

2313.組件并聯(lián)、逆變器逐個(gè)并聯(lián)方式Page

24工作方式：1.

早晨弱光時(shí)由幾臺(tái)逆變器中隨機(jī)一臺(tái)開始工作。2.

當(dāng)?shù)谝慌_(tái)滿功率時(shí)接入第二臺(tái)逆變器，依次投入。3.

傍晚弱光時(shí)逐臺(tái)退出。優(yōu)點(diǎn)：

1.低空載損耗，充分利用了太陽(yáng)能。2.

逆變器輪流工作，延長(zhǎng)壽命。缺點(diǎn)：

光伏陣列全部并聯(lián)，并聯(lián)損耗較大，且只能用一種型號(hào)。Page

251

MWp

設(shè)備效率數(shù)據(jù)n[%]10099989796959493929190890

20

40

60

80

PN

[%]100Page

26PDC

%25

1015255070100ηPCU%

85929696.5

97,0

97,3

97.4

97.5, MW

變壓器,

1MVA

逆變器+MV

變壓器Pn=1'020kW逆變器三臺(tái)逆變器一天中的運(yùn)行狀況圖Page

2714.新拓?fù)浞绞絇age

2815.多電平直接逆變技術(shù)Page

29Page

3016.共用變壓器低壓側(cè)逆變并網(wǎng)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Page

31如何選擇并網(wǎng)逆變器？強(qiáng)制性條件是否滿足標(biāo)準(zhǔn)、安全、電網(wǎng)及認(rèn)證要求*電力標(biāo)準(zhǔn)《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》*國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《并網(wǎng)光伏發(fā)電專用逆變器》*中國(guó)認(rèn)證如金太陽(yáng)認(rèn)證績(jī)效性條件*逆變效率指標(biāo):最大效率、歐洲效率、CEC效率、

MPPT效率*可靠性指標(biāo)

MTBF

MTBR*維護(hù)成本、響應(yīng)速度及服務(wù)能力*首次購(gòu)買價(jià)格及供貨范圍風(fēng)險(xiǎn)性條件*所在公司的規(guī)模、品牌、業(yè)績(jī)*所在公司的專業(yè)化水準(zhǔn)及長(zhǎng)期生存能力*產(chǎn)品的交貨周期及產(chǎn)能三、低壓側(cè)并網(wǎng)接入技術(shù)?

光伏組件串并聯(lián)問題?

絕緣、隔離問題?接入點(diǎn)選擇原則?

多機(jī)并聯(lián)后的孤島保護(hù)技術(shù)?

電磁兼容及電能質(zhì)量?

配電側(cè)網(wǎng)壓穩(wěn)定技術(shù)?全效率多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)Page

32?

停電與應(yīng)急?

逆流的處理?接地、防雷問題?

電站管控與計(jì)量Page

33（一）不可逆流系統(tǒng)1、不可逆流系統(tǒng)中的逆流斷電技術(shù)Page

342、不可逆流時(shí)的限負(fù)荷運(yùn)行Page

353、不可逆流時(shí)的增負(fù)荷運(yùn)行Page

364、不可逆流時(shí)的貯能運(yùn)行模式Page

37（二）可逆流系統(tǒng)Page

38工作模式：?逆功率之前將蓄電池充足?功率不足時(shí)將蓄電池放空，等待下次逆流時(shí)充電?

負(fù)荷周期、規(guī)律調(diào)查，采用重復(fù)控制技術(shù)Page

39接入點(diǎn)選擇原則?

因地制宜，就近并網(wǎng)?務(wù)必考慮接入點(diǎn)容量是否足夠?接入點(diǎn)附近負(fù)載大小?

多個(gè)接入點(diǎn)時(shí)安全問題（孤島保護(hù)復(fù)雜性）Page40絕緣、隔離技術(shù)?盡量選擇配有輸出隔離變壓器的逆變?cè)O(shè)備?注意非晶、薄膜組件的耐壓（一般為600V）?

直流、交流側(cè)隔離開關(guān)Page41配電側(cè)網(wǎng)壓穩(wěn)定技術(shù)?保守設(shè)計(jì)，光伏容量選取在總配電變壓器容量的20%—

30%?采用有載調(diào)壓變壓器可以1比1配置光伏電站Page42Page43無載調(diào)壓Page44有載調(diào)壓網(wǎng)壓升高時(shí)的調(diào)度策略Page45弱網(wǎng)時(shí)ZN

或ZL

導(dǎo)致UL

策略：當(dāng)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)電壓是由于日照增強(qiáng)而升高時(shí)，

應(yīng)進(jìn)入逆變器限

功率運(yùn)行，確保電網(wǎng)電壓升高在允許值范圍。Page46電磁兼容技術(shù).

電磁干擾>電網(wǎng)對(duì)逆變器產(chǎn)生的干擾：

電壓閃變，電氣噪聲，

浪涌、高頻分量等。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

達(dá)標(biāo)。>

逆變器對(duì)于其他用電設(shè)備的干擾：

傳導(dǎo)干擾，空間

輻射干擾等。特別是低壓并網(wǎng)系統(tǒng)容易對(duì)其它電器設(shè)備產(chǎn)

生干擾。必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。Page47Page48>

隔離變壓器>

EMI濾波器>

控制算法>

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)>

正確良好接地Page49主動(dòng)抑制技術(shù)Page

50電能質(zhì)量?

電流諧波≤3%?

輕載功率因數(shù)問題?

三相不平衡電流?三相四線制、三相五線制?

電網(wǎng)電壓適應(yīng)范圍Page

51孤島效應(yīng)保護(hù)技術(shù)孤島效應(yīng)的定義：?

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。Page

52孤島效應(yīng)發(fā)生的機(jī)理光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的功率流圖孤島效應(yīng)檢測(cè)技術(shù)解決方案?

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。?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。Page

53應(yīng)急供電能力?孤島與反孤島技術(shù)?應(yīng)急供電時(shí)的微網(wǎng)穩(wěn)定性?考慮到安全問題，應(yīng)急供電應(yīng)采用手動(dòng)模式?蓄電池組的適配技術(shù)（功率、供電時(shí)間）?蓄電池充電模式問題（平常是浮充？浮空？）Page

54具有應(yīng)急發(fā)電\調(diào)峰功能的混合供電系統(tǒng)Page

55Page

56反孤島技術(shù)：

應(yīng)急供電逆變損耗

變壓器損耗電網(wǎng)直流線損全效率圖示Page

57光伏組件“木桶效應(yīng)

”損失光伏陣列MPPT損失直流線纜逆變器交流線損升壓變壓器Page

58100%100%×

95%=95.00%95%×

97%=92.15%92.15%×

98%=90.31%90.31%×

95%=85.79%85.79%×

99%=84.93%84.93%×

97%=82.38%逆變器交流線路升壓變壓器光伏組件+光伏組件+……光伏陣列MPPT效率直流線路Page

59木桶效應(yīng)損耗MPPT損耗直流線損逆變器損耗交流線損升壓變壓器損耗三大損耗：?

木桶效應(yīng)損耗?

升壓變壓器損耗?

逆變器損耗最小值2%1%2%最大值12%10%8%目前全效率最差70%，最好90%Page

60四、陽(yáng)光電源公司及產(chǎn)品介紹合肥陽(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)電電源、回饋式節(jié)能負(fù)載、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)?，F(xiàn)有員工：300人注冊(cè)資本：3000萬元總

資

產(chǎn)：

2億元08年銷售額：1.15億元現(xiàn)有技術(shù)人員：Page

61高級(jí)職稱中級(jí)職稱初級(jí)職稱20人30人40人博士碩士本科10人34人66人預(yù)計(jì)2009年的銷售目標(biāo)：2.5億元120001000080006000400020000Page

622001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

銷售額/萬元Page

63?

一流的研發(fā)中心?

每年10%的研發(fā)投入?

合工大“產(chǎn)、學(xué)、研”合作?

安徽省產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合培養(yǎng)研究生

基地?

安徽省可再生能源電源工程技

術(shù)研究中心的支撐Page

64

先進(jìn)的生產(chǎn)檢測(cè)設(shè)備陽(yáng)光承擔(dān)的科研項(xiàng)目1、

“十五”

國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃“并網(wǎng)光伏發(fā)電用系列逆變器的產(chǎn)業(yè)化”2、國(guó)家發(fā)改委新能源高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目“光伏發(fā)電逆變及控制裝置的產(chǎn)業(yè)化”3、科技部科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金“基于雙向逆變技術(shù)的小型并網(wǎng)光伏逆變器”4、

“十五”安徽省科技攻關(guān)計(jì)劃“風(fēng)力發(fā)電用交直交并網(wǎng)變流器”5、

“十一五”

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“

大功率風(fēng)電機(jī)組”課題“雙饋式風(fēng)電機(jī)組

大功率雙向變流器及控制技術(shù)開發(fā)”和“

大功率直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)及變流器的研制與產(chǎn)業(yè)化”6、國(guó)家科技成果推廣計(jì)劃“光伏/風(fēng)能發(fā)電控制逆變系統(tǒng)”7、安徽省2006年科技攻關(guān)計(jì)劃“

大型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)”8、世界銀行/全球環(huán)境基金/中國(guó)可再生能源發(fā)展項(xiàng)目“

小功率風(fēng)光互補(bǔ)供電

系統(tǒng)的優(yōu)化”

、“光伏/市電提水用逆變器”9、

“十一五”

國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目“MW級(jí)并網(wǎng)光伏電站系統(tǒng)”課題“

兆瓦級(jí)BIPV并

網(wǎng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及工程化應(yīng)用研究”和“甘肅武威荒漠治理區(qū)MW級(jí)和高壓電網(wǎng)

并網(wǎng)集中光伏示范電站及關(guān)鍵設(shè)備研制開發(fā)”Page

65

10、國(guó)家科技支撐計(jì)劃——世博會(huì)4.5MW光伏電站用500KW逆變器品牌、知識(shí)產(chǎn)權(quán)?

目前已申報(bào)專利25項(xiàng)，取得專利證書16項(xiàng)。?

其中發(fā)明專利4項(xiàng)?

SUNGROW完成了國(guó)際商標(biāo)注冊(cè)?

完成2項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)責(zé)起草Page

66科研成績(jī)、成果

、認(rèn)證?“正弦波并網(wǎng)充/放電裝置”2002年6月通過安徽省科技廳組織的鑒定。?“光伏/風(fēng)能發(fā)電控制逆變系統(tǒng)”2002年12月通過安徽省科技廳組織的鑒

定。?“

多功能雙向逆變裝置”(省科技攻關(guān)計(jì)劃)2004年6月通過安徽省科技廳組

織的鑒定?！?“并網(wǎng)光伏發(fā)電用系列逆變器”(“十五”

國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目成果)于

2005年7月通過安徽省科技廳鑒定。?“

大型風(fēng)力發(fā)電交直交并網(wǎng)變流器”2006年1月通過安徽省科技廳組織的鑒

定。?“

100KW并網(wǎng)光伏逆變器”2007年9月通過安徽省科技廳組織的鑒定。?

國(guó)家發(fā)改委新能源和可再生能源高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目“光伏發(fā)電逆變及控制

裝置的產(chǎn)業(yè)化”2008年9月通過驗(yàn)收?“250KW/500KW并網(wǎng)光伏逆變器”2009年3月1日通過省科技廳組織的鑒定。Page

67Page

68Page

69Page

70TUV證書:SG100K3

，WG100K3中國(guó)電力科學(xué)研究院測(cè)試報(bào)告

,金太陽(yáng)認(rèn)證證書測(cè)試報(bào)告：

SG10K3~SG500KTLPage

71意大利DK5940

認(rèn)證SG30K3,50K3,SG100K3,SG250K3

,SG500KTLPage

72Page

73

SG100KPage

74SG250KTLSG250K3Page

75SG500K3Page

76SG500KTLSG1000KHV-MW級(jí)光伏電站整體解決方案Page

77SG1000KHV-MW級(jí)光伏電站整體解決方案Page

78Page

79主要部件包括1.

兩臺(tái)SG500KTL逆變器

2.

中壓變壓器3.

環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

4.

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)

5.

接地和防雷保護(hù)6.

交直流配電系統(tǒng)SG1000KHV-MW級(jí)光伏電站整體解決方案監(jiān)控軟件界面Page

80監(jiān)控軟件和附件?

提供基于Windows

2000和xp的多機(jī)版監(jiān)控軟件。?

通訊協(xié)議采用MODBUS協(xié)議。?

可提供包括逆變器在內(nèi)的整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的“

三遙”方案。?

可監(jiān)控其他站控層設(shè)備，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控；?中英文界面，操作直觀友好。?自動(dòng)翻屏功能，具有良好地展示效果。Page

81電站數(shù)據(jù)銀行服務(wù)?

提供基于IE的光伏電站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)?用戶可以在任何一臺(tái)可以登陸Internet的機(jī)

器上實(shí)時(shí)訪問Page

82Page

83大型風(fēng)力機(jī)全功率變流器（2MW水冷）Page

84