光伏发电系统低压侧并网技术及方案曹仁贤

1、Page2Page2Page2光伏发电系统低压侧并网技术及方案合肥阳光电源有限公司曹仁贤研究员Page2Page2Page1Page2Page2/UW3Q0UT作者简介：阳充也嫌GreenandEffective曹仁贤，电源变换、可再生能源发电技术专家，研究员、博士生导师中国可再生能源学会理亨中国电源学会理亨中国青年科技工作者协会理亨中国农机协会风能役备分僉副理亨长安微塔自动化学会別理亭长安微省政协委員享受国务盹特殊津贴五四青年奖章莪得才省科技逊步一等凳、二普奖茯得才来优秀民营企*家安*省纳现先进个人666GreenandEffective/UMS?Ill阳光也躱二、低压侧并网逆变器单相逆变器

2、单相逆变器组合的三相逆变器三相逆变器不隔离逆变器Page /U4Q?OUT及力亍比x奴阳充也埠GreenandEffective直接逆变系统的优缺点优点：省去了笨重的工频变压器：特高的效率(98%左右)、重量轻、结构简单.缺点:(1)太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电网电压，对人身妥全不利.(2)直流侧MPPT电压需要大于350V.对于太阳电池组件乃至整个系统的绝缘有较高要求，容易出现漏电现象.匚e怦泗GreenandEffectivePage 匚e怦泗GreenandEffectivePage Page92.单相工频隔离系统/UQGQIM致力亍洁越奴阳充也遵GreenandEf

3、fective工频偏离系统的优缺点优点：使用工频变压器进行电压变换和电气隔离，具有以下优点：结构简单、可靠性高、抗冲击性能好、安全性能良好.直流侧MPPT电压等级一般在220V-600V.缺点：(1)系统效率相对校低.(2)笨重.Page Page #Page #高频隔离系统的优缺点优点:同时具有电气隔离和重量轻的优点，系统效率在93%左右.缺点:由于隔离DC/AC/DC的功率等圾一般较小，所以这种拓朴结构集中在2KW以下；高频DC/AC/DC的工作频率较高，Tt为几十KHz,或更高，系统的EMC比校难设计；系统的抗冲击性能差Page /UMQ90UI阳光电遂GreenandEffective

4、Page #Page 高频不隔离系统的优缺点和第一种拓朴结构类似，由于省去了笨重的工频变压器，有以下优点：高效率、重量轻.同时加入了BOOST电路用于DC/DC直流输入电压的提升，太阳电池阵列的直流输入电压范围可以很宽.缺点：(1)同样，太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电网电压使用了高频DC/DC,EMC设计难度加大.可靠性较低.GreenandEffectivePage 优点:同高频不隔离系统5.多DC-DC(MPPT).单逆变系统由于具有多个IXADC电路，适合多个不同倾斜面阵列接入，即阵列1-n可以其有不同的MPPT电压，十分适合应用于光伏建筑.缺点:Page15离频不隔离

5、系统./UMQdlU阳充也嫌GreenandEffective6.半桥逆变技术GreenandEffectivePage #GreenandEffectivePage #优点：注入电网的直流分量较小、电路简单缺点：功率器件利用率低Page 阳充也通8、三个单相逆变器组成的三相系统致力亍洁诧爲僉GreenandEffectivePage GreenandEffectivePage #Page #9三电平.半桥逆变技术Page #Page #Page AJMQ9UJ阳光电躱GreenandEffective11-DC/DC+三电平逆变技术250kW,1800V,20kHzBi-directiona

6、lChopperThree-PhaseInverter艮力亍洁站数GreenandEffectivePae24AJSIQOIU阳充也嫌12多重叠加技术艮力亍洁站数GreenandEffectivePae24艮力亍洁站数GreenandEffectivePae24Page23H十-nW-44|H十4一4-*xu:n-nuL-Xu-rD-rtuL&u/UMQOIir阳光电遂艮力亍i*Xt数GreenandEffective13组件并联、逆变器逐个并联方式lX8光伏堀件/eII=/dSN亡严星加GreenandEffectivePage GreenandEffectivePage #Greenand

7、EffectivePage #1低空载损耗，充分利用了太阳能.2.逆变器轮流工作，延长寿命.光伏阵列全部并联，并联损耗较大，且只能用一种型号.缺点:工作方式：早晨弱光时由几台逆变器中随机一台开始工作.当第一台满功率时接入第二台逆变器，依次投入.3傍晚弱光时逐台退出.优点：GreenandEffectivePage #GreenandEffectivePage Page25丿UQGPOUT及力亍比x左鼓阳光电遂GreenandEffectivePage 丿UQGPOUT及力亍比x左鼓阳光电遂GreenandEffectivePage Page27三台逆变器一天中的运行状况图GreenandEff

8、ective14.新拓扑方式GreenandEffectivePage30当葩貝荷GreenandEffectivePage30当葩貝荷Page29/UQGPQUT致力罚恥效阳充也邃GreenandEffective16.共用变压器低压侧逆变并网技术优化直流母线电压、升压变压器配置和变比，避免重复升压，提高系统效率优先考虑当地用电负荷，避免过多电能的远距离传送GreenandEffectiveage32ANGPUT阳光电躱如何选择并网逆变器?强制性条件是否满足标准、安全、电网及认证要求拿电力标准光伏电站接入电网技术规定拿国家标准并网光伏发电专用逆变器拿中国认证如金太阳认证绩效性条件拿逆变效率扌

9、旨标：最大效辜、欧洲效率、CBCit轧MPPT效辜拿可靠性指标MTBFMTBR拿维护成本、响应速度及服务能力首次购买价格及供货范田风险性条件所在公司的规模、品牌、业绩所在公司的专业化水准及长期生存能力产品的交貨周期及产能Page31馥力亍4诧鼓GreenandEffectiveANGPIIT_阳充电矽三、低压侧并网接入技术光伏组件串并联问题绝缘、隔离问题接入点选择原则多机并联后的孤岛保护技术电磁兼容及电能质量配电侧网压稳定技术全效率多目标优化技术Page34.AJMQ?UI致力亍洁號咅鼓-阳光电通GreenandEffective（一）不可逆流系统1、不可逆流系统中的逆流断电技术艺1400V低

10、压网负AJMQ?ur阳光Hi躱及力亍i*yiikGreenandEffective停电与应急逆流的处理接地、防雷问题电站管控与计量Page33GreenandEffectivePage GreenandEffectivePage #Page39工作模式:逆功率之前将蓄电池充足功率不足时将蓄电池放空，等待下次逆流时充电负荷周期、规律调查，采用重复控制技术./UMQdlU阳充也竣GreenandEffective接入点选择原则因地制宜，就近并网务必考虑接入点容量是否足够接入点附近负载大小多个接入点时安全问题（孤岛保护复杂性）GreenandEffectivePage 绝缘、隔离技术尽量选择配有输出

11、隔离变压器的逆变设备注意非晶、薄膜组件的耐压（一般为600V）直流、交流侧隔离开关41GreenandEffective配电侧网压稳定技术保守设计，光伏容量选取在总配电变压器容量的20%30%采用有载调压变压器可以1比1配置光伏电站枚力亍ifX数GreenandEffectsnAJIQ?dUIr“阳光也遂枚力亍ifX数GreenandEffects枚力亍ifX数GreenandEffectsPage43分接送择器调压绕组极性这择器二级粗期选择器(b)无载调压GreenandEffectivePage Page45AJMSOUr阳充也邃网压升高时的调度策略LargerPVLargerPVfarm

12、sAdvancedtechnologyHowtomeetthesystemsNeeds?太阳能电池板NetworkInteractionsFunctionalrequirements?阳光Hi邃GreenandEffectiveZ1Tupygq电网对逆变器产生的干扰：电压闪变，电气噪声,浪涌、离频分量等.要求逆变器不能损坏.逆变器对于电网产生的干扰：电流谐波，电压波动、电压闪变、无功功率、电网阻抗、干扰叠加等，必须逆变器对于其他用电设备的干扰：传导干扰，空间辐射干扰等.特别是低压并网系统容易对其它电器设备产生千扰.必须符合相关标准.GreenandEffectsage #GreenandEff

13、ectsage Page47GreenandEffectiveage 电能质量电流谐波3%轻载功率因数问题三相不平衡电流三相四线制.三相五线制电网电压适应范围GreenandEffectiveage #GreenandEffectiveage #GreenandEffectiveGreenandEffectiveage #GreenandEffectiveage #孤岛效应保护技术孤岛效应发生的机理GreenandEffectiveage #GreenandEffectiveage #光伏并网发电系统的功率流图孤岛效应的定义:所谓孤岛效应是指当电网的部分线路因故障或维修而停电时，停电线路由所连

14、的并网发电装置继续供电，并连同周围负栽构成一个自给供电的孤岛的现象。效力亍itX奴GreenandEffectivePage 孤岛效应检测技术/USIQ9QIU阳充也邃解决方案被动检测：电网电压的幅值、频率和相位。当电网失电时，会在电网电压的幅值、频率和相位参数上，产生跳变信号，通过检测跳变信号来判断电网是否失电.主动式检测：指对电网券数产生小干扰信号，通过检测反馈信号萊判断电网是否失电，其中一种方法就是通过玉并网电流申注入很小的失真电流.通过测量逆变器输山的电流的相位和频率，釆用正反馈的方案，加大注入量。从而程电网失电时，能够很快地检测出异常值.效力亍itX奴GreenandEffectiv

15、ePage #Page53及力亍i*X效GreenandEffective效力亍itX奴GreenandEffectivePage #效力亍itX奴GreenandEffectivePage 应急供电能力孤岛与反孤岛技术应急供电时的微网稳定性考虑到安全问题，应急供电应采用手动模式蓄电池组的适配技术（功率、供电时间）蓄电池充电模式问题（平常是浮充？浮空？）Page Page Page #光伏组件+光伏组件+光伏阵列MPPT效率直流线路1逆变器交流线路升压变压器1GreenandEffective100%100%X95%=95.00%95%X97%=92.15%92.15%X98%=90.31%9

16、0.31%X95%=85.79%85.79%X99%=84.93%84.93%X97%=82.38%GreenandEffectivePage GreenandEffectivePage Page59光伏组件+光伏组件+光伏阵列KHPPT效丰直沆线路=3=升压变压器木桶效应损耗MPPT损耗直流线损逆变器损耗交流线损升压变压器损耗及力亍itX僉GreenandEffectiveGreenandEffectivePage #三大损耗:最小值最大值木桶效应损耗2%12%升压变压器损耗1%10%逆变器损耗2%8%目前全效率最差70%,最好90%GreenandEffective/USIQ9IU阳光电遂

17、四、阳光电源公司及产品介绍合肥阳光电源有限公司成立于1997年，是专业从审太阳能/风力发电电源.回馈式节能负载、电力系统电源、绿色节能电源研究、开发、生产.销售和服务的高新技术企业现有员工：300人注册资本：3000万元总资产：2亿元08年销售额：1.15亿元Page61高职称中勰职称初称20人30人40人博士硕士杯10人34人66人现有技术人员:GreenandEffectiveGreenandEffectiver/UQGPOUT效力，的充也加GreenandEffective预计2009年的销售目标：2.5亿元1200011000080006000.1销售额/万元40002000HLvni

18、mPage62U20012002200320042005200620072008Page64先进的生产检测设备AJMQ?UI阳充也躱GreenandEffective效力亍洁X数GreenandEffectivePage AJMG9QIU阳光也戒效力亍洁X数GreenandEffectivePage #阳光承担的科研项目1、十五国家科技攻关计划并网光伏发电用系列逆变器的产业化2、国家发改委新能源高技术产业化项目恍伏发电逆变及控制装置的产业化3、科技部科技型中小企业技术创新基金基于双向逆变技术的小型并网光伏逆变器4叶五安徽省科技攻关计划风力发电用交直交并网变流器”5、栏十一五国家科技支撑计划项目

19、吠功率风电机组课題“双馈式风电机组大功率双向变流器及控制技术开发和大功率直驱式风电机纽控制系统及变流器的研制与产业化国家科技成果推广计划光伏/风能发电控制逆变系统安M2006年科技攻关计划吠型并网光伏发电系统及关键技术世界银行/全球环境基金/中国可再生能源发展项目“小功率风光互补供电系统的优化、“光伏/市电提水用逆变器，十一五”国家863计划項目级并网光伏电站系统课题“兆瓦级BIPV并网系统关犍技术及工程化应用研究和甘肃武威荒漠治理区MW级和高压电网并网集中光伏示范电站及关键设备研制开发Page6510、国家科技支撑计划会4.5MW光伏电站用500KVV逆变器AJMG9QIU阳光也戒效力亍洁X

20、数GreenandEffective品牌、知识产权目前已申报专利25项，取得专利证书16项.其中发明专利4项SUNGROW完成了国际商标注册完成2项国家标准的负贵起草b/UQGPBUT致力亍rv氏阳光也遂GreenandEffectiver科研成绩.成果认证正弦波并网充/放电装置2002年6月通过安徹省科技厅组织的鉴定光伏/风能发电控制逆变系统2002年12月通过安徽省科技厅组织的鉴定多功能双向逆变装暨（塔科技攻关计划）20Q4年6月通过安徽省科技厅组织的鉴定.“并网光伏发电用系列逆变器（“十五”国家科技攻关计划项目成果）于2005年7月通过安徽省科技厅鉴定.大型风力发电交直交并网变流器200

21、6年1月通过安徵省科技厅组织的鉴定T0（O并网光伏逆变器2007年9月通过安徽塔科技厅组织的鉴定国家发改委新能源和可再生能源高技术产业化项目光伏发电逆变及控制装置的产业化2008年9月通过脸收Page67“250KW/500U并网光伏逆变器2009年3月10通过塔科技厅组织的鉴定.b/UQGPBUT致力亍rv氏阳光也遂GreenandEffectiveb/UQGPBUT致力亍rv氏阳光也遂GreenandEffectivePage AAA.，rwEdK,Xw5t*1Page #Page #TUV证书：SG100K3、WG100K3致力亍i扌viikGreenandEffectivePage74

22、SG250KTLSG250K3致力亍i扌viikGreenandEffectivePage74SG250KTLSG250K3Page73SG100K致力亍i扌viikGreenandEffectiveGreenandEffectiveGreenandEffective*GreenandEffectiveGreenandEffectivePage75SG500K3/UQGPOUT致力亍帘viAit阳充也邃GreenandEffectiveSG500KTL勿l力亍洁yii*.GreenandEffectsPage77SG1000KHV-MW级光伏电站整体解决方案勿I力亍洁yii*.Greenand

23、EffectsSG1OOOKHV-MW级光伏电站整体解决方案孜力亍洁诫咅奴GreenandEffectivePage PVAjtv?主要部件包括Page79AMRGIlfUGridCMftlMrRat118EJscsttim.sGSWFm.scsteym.$NHO（縫SG5WCTL两台SG500KTL逆变器中压变压器环境数据采集系统远程数据监控系统接地和防雷保护交直流配电系统1.两台SG500KTL逆变器2.中压变压器3.环境数据采集系统4.5.6.远程数据监控系统接地和防雷保护交直流配电系统SG1000KHV-MW级光伏电站整体解决方案监控软件界面GreenandEffectivefif2s

24、245.1L4二JTq*t?9K5-0gMzIwnI2*12j0“F164.0z.11X002*b5el上Page Page 人NGPOur监控软件和附件沒力丹诧效阳光也逵GreenandEffective提供基于Windows2000和xp的多机版监控软件。通讯协议采用MODBUS协议可提供包括逆变器在内的整个光伏发电系统的“三遥”可监控其他站控层设备，实现整个电站的远程监控；中英文界面，操作直观友好.自动翻屏功能，具有良好地展示效果。/UGQUT及力亍比x爲鼓阳光电躱GreenandEffective电站数据银行服务提供基于IE的光伏电站数据存储用户可以在任何一台可以登陆Internet的

25、机器上实时访问Page GreenandEffective/UMGMUr阳光也邃大型风力机全功率变流器（2MW水冷）Page GreenandEffectiveAJMQOUT阳充也邃并网逆变器性能比较（500KW为例）500KW逆变器阳光S公司K公司P公司JW人效丰98.7%9S.6。35OKW)97.1。300KW)97.5%狀洲效勒98.4%984%g?%969%j.AMPPTh450VSS0V450V-S20V450V-800V465V-850V2廃范国45C-+55V-20C-VC-2O-C-+5OV-10-Ci-SOV血拔八度5000m1000m/泄否借输出4KIS傩无无无显不按口液蹈显不JS液佃扯示器机柜曲国成图生崔成图n制制II-1朋产沐*75%15%1%5%中IN密1；1务机构U.1124小时内响磺无无无低电乐穿越if630KXVIf无无（发功能有无无无Page87第一代第二代第三代下一代年代1999-20032004-20072008-20102011-2