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)展趨勢光伏并網(wǎng)逆變器的市場及產(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)。裝機容量為60MWp。安裝時間為2008年。1大型光伏電站概述1大型光伏電站概述中國適合發(fā)展大型光伏電站：MW級光伏電站的大力推廣，將有效降低太陽電池的成本和價格。MW級光伏電站在世界上已經(jīng)有許多案例，均是比較成功的。我國的若干大城市和西部地區(qū)也在積極探討和嘗試實施大型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。國家法律和政策的大力支持。中國城市現(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、計量設(shè)備等）太陽電池方陣支架（固定或自動跟蹤）方陣匯流箱交、直流配電系統(tǒng)交直流電纜監(jiān)測、計量、數(shù)采設(shè)備（氣象監(jiān)測、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最大功率點跟蹤方式2.7電網(wǎng)鎖相技術(shù)2.8孤島效應(yīng)檢測技術(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：按照在不同功率點效率根據(jù)加權(quán)公式計算加州效率ηcec：考慮直流電壓對效率的影響，再次平均MPPT效率ηmppt：反應(yīng)逆變器最大功率點跟蹤的精度目前，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，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)換效率保護類型：電網(wǎng)電壓過欠壓電網(wǎng)電壓過欠頻交流短路保護孤島效應(yīng)保護逆變器過熱保護直流極性反接保護直流過壓保護逆變器過載保護逆變器對地漏電保護

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

SG250K3:<3%在額定負(fù)載時

SG500KTL:<3%在額定負(fù)載時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)計控制算法，PWM驅(qū)動方式采樣精度運算精度目前國際標(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：如何抑制低功率時的電流諧波？如何抑制多臺逆變器同時并網(wǎng)時電流諧波的疊加問題？如何在電網(wǎng)電壓諧波大時，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。逆變器對于電網(wǎng)產(chǎn)生的干擾：電流諧波，電壓波動、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)計標(biāo)準(zhǔn)可以參考的標(biāo)準(zhǔn)：《建筑物防雷設(shè)計規(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－－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電池邊框接地接地電阻的設(shè)計（直流和交流）接閃器的設(shè)計和布置（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最大功率點跟蹤（MPPT）常用MPPT算法:

干擾觀測法（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，判斷直流功率的變化，從而搜索到最大功率點。2.6最大功率點跟蹤（MPPT）試驗和測試手段：在正常工作條件下測試MPPT算法將十分耗時，同時很難比對。最佳的方法是使用光伏陣列模擬器對于太陽能陣列模擬器要求：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，電網(wǎng)電壓采樣電路的波動影響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，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)檢測技術(shù)

被動檢測：電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位。當(dāng)電網(wǎng)失電時，會在電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位參數(shù)上，產(chǎn)生跳變信號，通過檢測跳變信號來判斷電網(wǎng)是否失電。2.8孤島效應(yīng)檢測技術(shù)主動式檢測：指對電網(wǎng)參數(shù)產(chǎn)生小干擾信號，通過檢測反饋信號來判斷電網(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，能夠很快地檢測出異常值。逆變器中同時具有兩種軟件解決方案ENS模塊

德國VDE126-1-1要求并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)中必須有獨立的檢測電網(wǎng)斷電的模塊。一般常用的方法是主動測量電網(wǎng)的阻抗。當(dāng)電網(wǎng)的阻抗發(fā)生突變或變得比較大時，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)。具有獨立性，使用功率范圍寬2.8孤島效應(yīng)檢測技術(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)逆變器的啟動和停止控制——“早出晚歸”●小型電站，逆變器自己運算解決●大型電站，加裝日照控制、群體控制解決2、并網(wǎng)逆變器輕載時的效率問題●按需要逆變器逐個并聯(lián)投運●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)時的限功率運行電網(wǎng)檢修時的停機（計劃性）電網(wǎng)故障時的急停（隨機性）弱網(wǎng)時的調(diào)度策略提供自動無功功率補償提供LVRT，低電壓穿越逆變器將來的發(fā)展方向：MTFF（meantimetofirstfailure）首次故障時間目前為5年左右，需要延長至十年。對于將來光伏并網(wǎng)逆變器要求：高效率，高可靠性，長壽命，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，更強的數(shù)字信號處理器（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)

——夜間無功補償功能（SVC）

——電網(wǎng)失電后的應(yīng)急供電功能（EPS）

——動態(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：波動性、不可控性大型風(fēng)場和荒漠電站：通常接入輸電網(wǎng)，地點遠(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)力功率的注入會影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，故對電網(wǎng)規(guī)劃、運行帶來新的挑戰(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)計和運行帶來新的挑戰(zhàn)積極應(yīng)對？還是消極抵制？對于電網(wǎng)的挑戰(zhàn)3光伏并網(wǎng)逆變器的市場及產(chǎn)業(yè)

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

2008年市場份額

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

GB/TXXXX光伏并網(wǎng)逆變器（由陽光電源負(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家用太陽能光伏電源系統(tǒng)技術(shù)要求和試驗方法GB/TXXXX光伏系統(tǒng)并網(wǎng)性能測試方法GB/TXXXX光伏系統(tǒng)并網(wǎng)安全要求3光伏并網(wǎng)逆變器的市場及產(chǎn)業(yè)

逆變器常用國家標(biāo)準(zhǔn)我國光伏電源標(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)量問題參與國際標(biāo)準(zhǔn)化活動的語言、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)逆變器的市場及產(chǎn)業(yè)

合肥陽光電源有限公司成立于1997年，是專業(yè)從事太陽能、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

注冊資本：3000萬元

總資產(chǎn)：

1.5億元現(xiàn)有技術(shù)人員：

高級職稱中級職稱初級職稱20人50人40人博士碩士本科6人24人46人一、概況4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績CE證書:SG1.5K－6K(WG1.5K-6K)4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績CE證書:SG10K3－100K3(WG10K3－100K3)4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績TUV證書:SG100K3，WG100K34陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績北京電力科學(xué)研究院測試報告測試報告：SG10K3~SG500KTL4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績意大利DK5940認(rèn)證SG30K3,50K3,SG100K3,SG250K3,SG500KTL4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績PowerswitchingdeviceBreaker&ContactorSensorsDrivingICTransformer&FiltersSurgearrestorCapacitor4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績元件軟件設(shè)計4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績Sunnyaccess1SG100K32SG250K33SG250KTL4SG500K35SG500KTL6SG1000KHV4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績100KW-1000KWSG100K34陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績SG100K34陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績SG250K34陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績SG250K34陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績SG250KTL4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績SG250KTL4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績SG500K34陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績SG500K34陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績SG500KTL4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績SG500KTL4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績SG1000KTL4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績SG1000KTL4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績SG1000KHV-MW級光伏電站整體解決方案4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績SG1000KHV-MW級光伏電站整體解決方案SG1000KHV-MW級光伏電站整體解決方案4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績SG1000KHV-MW級光伏電站整體解決方案4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績4陽光電源相關(guān)產(chǎn)品和業(yè)績1.兩臺