理论教育 光伏逆变器的技术和应用发展趋势

光伏逆变器的技术和应用发展趋势

时间:2023-06-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:光伏逆变器服务于光伏电站,不同种类的光伏电站对逆变器的需求也不尽相同。目前离网逆变器和中小功率并网逆变器技术已经成熟,根据光伏市场发展的需要,今后光伏逆变器的主要发展方向有两个,即大功率光伏并网、微网逆变器。大型并网光伏电站的控制逆变技术是并网光伏发电领域的核心技术之一,许多国家都在致力于太阳能专用并网控制逆变器的研发工作,并且已经取得显著的成效,形成了比较完善的针对并网逆变器的标准。

光伏逆变器的技术和应用发展趋势

光伏逆变器服务于光伏电站,不同种类的光伏电站对逆变器的需求也不尽相同。目前离网逆变器和中小功率并网逆变器技术已经成熟,根据光伏市场发展的需要,今后光伏逆变器的主要发展方向有两个,即大功率光伏并网、微网逆变器。

大型并网光伏电站的控制逆变技术是并网光伏发电领域的核心技术之一,许多国家都在致力于太阳能专用并网控制逆变器的研发工作,并且已经取得显著的成效,形成了比较完善的针对并网逆变器的标准。对于大功率并网逆变器,国外一些公司(如Sat-con、SMA公司)在光伏并网逆变器的研发和设计上目前处于国际领先地位,已经有1MW光伏并网逆变器成熟产品。其产品具有许多特点,如H5专利拓扑技术、光伏组件多路监测、分组并接(Team)模式、可与中压电网连接和可户外安装等。

目前国际上主流的集中性逆变器主要功率等级从100kW到1MW不等,且MW以上的解决方案一般是采用两台或两台以上500kW的逆变器直接并联,然后外部集成监控保护配电等设备,直接并入中压电网。SMA公司生产的逆变器的最大单机功率已经达到了800kW,国内已经研制成功可实现规模化生产的系列化产品的最大功率为500kW。(www.daowen.com)

在大功率并网光伏控制技术研究方面,我国的并网光伏发电逆变器经过“十一五”的系列攻关,中小功率并网逆变器(250kW以下)技术已经相对成熟,在国内形成了一定的产业规模。但是大功率(兆瓦级)并网控制逆变技术的研究难度较高、涉及电网调度以及电网异常保护等技术问题,到目前还没有成熟。

微电网对分布式电源的有效利用及灵活、智能的控制特点,使其在解决独立光伏电站之间无法组成电网运行、扩容困难等问题方面表现出极大的潜能,是许多国家未来若干年电力发展战略的重点之一。主要研究国家和地区有美国、日本、中国、欧洲等。美国电力可靠性解决方案协会(CERTS)最早提出了微电网的概念,是众多微电网概念中最权威的一个。美国CERTS提出的微电网主要由基于电力电子技术且容量小于等于500kW的小型微电源与负荷构成,并引入了基于电力电子技术的控制方法,形成了“即插即用”(plugandplay)与“对等”(peertopeer)的控制思想和设计理念。日本三菱公司大大扩展了美国CERTS对微电网的定义范围。基于该框架,目前日本已在其国内建立了多个微电网工程。日本的微网控制采用主从结构,不具备即插即用功能,但强调分布式电源的多样化。欧洲提出的微网概念允许其向电网输出电力,这是与CERTS微网的重要不同。同时,欧洲提出的微网采用分层控制,底层控制含有分布式电源的控制和负荷控制,上层控制负责经济调度、优化运行以及设备参数的管理和设置。2007年9月,由我国国家发展和改革委员会、浙江省发展和改革委员会和日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)签订项目基本协定书,日本NEDO提供项目建设和实证研究资金,中国方面提供场地和配套设施,中日双方共同开展光伏发电微型电网试验系统的建设和实证研究。光伏发电微网实验系统是由120kWp太阳能光伏发电、120kW柴油机发电、蓄电池储能系统、超级电容(EDLC)补偿系统、电能质量调节器(PQC)、瞬间电压跌落补偿器(DVC)、干扰发生装置和电能供需控制系统组成的并网光伏发电微网系统。这是国内第一个以光伏发电微型电网实验系统,也是目前国际上唯一的光伏发电比例达50%的实验微型电网,具有国际先进水平。我国安装的独立光伏电站总体以解决基本的生活用电为主,技术方案采用相当于在直流侧与光电网并联,扩容很不方便。在交流侧并网的光伏微网系统国际上已经有示范,迄今为止我国还没有在交流侧并网的多能互补微网系统的实际运行的示范电站。

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