大型光伏并网电站的关键技术

1大型光伏电站概述2大型光伏并网发电的关键技术及发展趋势光伏并网逆变器的市场及产业大型光伏并网发电系统的应用越来越广泛2008年，世界光伏电池产量6.9GWp。其中大于600KWp以上的电站总和大约2GWp。目前，最大的光伏并网电站，安装于西班牙的Olmedilla，(CastilaLaMancha)。装机容量为60MWp。安装时间为2008年。1大型光伏电站概述1大型光伏电站概述中国适合发展大型光伏电站：MW级光伏电站的大力推广，将有效降低太阳电池的成本和价格。MW级光伏电站在世界上已经有许多案例，均是比较成功的。我国的若干大城市和西部地区也在积极探讨和尝试实施大型并网光伏系统。国家法律和政策的大力支持。中国城市现状西部北部丰富的日照和土地资源/en/top50pv.php世界前50大PV电站

太阳电池大型并网逆变器电网接入系统（升压变压器、交流断路器、计量设备等）太阳电池方阵支架（固定或自动跟踪）方阵汇流箱交、直流配电系统交直流电缆监测、计量、数采设备（气象监测、数据采集及传输等）其它硬件设备1大型光伏电站概述2大型光伏电站的关键技术及趋势2.1组件的高压绝缘技术2.2转换效率2.3可靠性（保护配置方式和种类）2.4输出电流总谐波2.5电磁兼容技术（电磁干扰，防雷，接地，浪涌,漏电等）2.6最大功率点跟踪方式2.7电网锁相技术2.8孤岛效应检测技术2.9并网电路拓扑结构2.10并网系统的群控、监控及调度技术2.11大规模应用的技术发展方向2.1组件的高压绝缘技术光伏并网逆变器中常用的效率概念：最大效率ηmax：逆变器所能达到的最大效率欧洲效率ηeuro：按照在不同功率点效率根据加权公式计算加州效率ηcec：考虑直流电压对效率的影响，再次平均MPPT效率ηmppt：反应逆变器最大功率点跟踪的精度目前，先进水平：ηmax>96.5%ηeuro>96%2.2转换效率如何提高效率：拓扑结构（boost，单级，三电平）器件：功率器件，变压器，电抗主功率器件开关频率控制算法，调制方式，死区其他细节：辅助开关电源，风扇，散热器等2.2转换效率SG100K3（新品）的效率：最大效率ηmax

：96.8%欧洲效率ηeuro：

96.1%（在研新品ηmax：97.1%ηeuro：96.4%）SG500KTL的效率：最大效率ηmax

：98.5%欧洲效率ηeuro：

98.3%最大效率ηmax

：96.5%欧洲效率ηeuro：

95.4%SG250K3的效率：2.2转换效率保护类型：电网电压过欠压电网电压过欠频交流短路保护孤岛效应保护逆变器过热保护直流极性反接保护直流过压保护逆变器过载保护逆变器对地漏电保护

2.3可靠性（保护配置方式和种类）SG100K3:<3%在额定负载时

SG250K3:<3%在额定负载时

SG500KTL:<3%在额定负载时2.4输出电流总谐波输出电流谐波抑制方法：拓扑结构选择：L-C，L-C-L电感和电容参数的设计控制算法，PWM驱动方式采样精度运算精度目前国际标准要求<5%，但许多用户要求<3%2.4输出电流总谐波新的研究方向：如何抑制低功率时的电流谐波？如何抑制多台逆变器同时并网时电流谐波的叠加问题？如何在电网电压谐波大时，仍旧保证低电流谐波？在弱网环境下，如何保证电流谐波？2.5电磁兼容技术1.电磁干扰电网对逆变器产生的干扰：电压涨跌，频率漂移，电气噪声，浪涌等。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。必须符合相关标准。逆变器对于其他电器的干扰：传导干扰，空间辐射干扰等。必须符合相关标准。2.5电磁兼容技术电磁干扰对策：隔离变压器EMI滤波器控制算法拓扑结构2.5电磁兼容技术2.防雷和接地目前没有颁布明确的相关设计标准可以参考的标准：《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994(2000)交流电气装置的接地DL/T6211997IEC60364-7-712-2002IEC61557-4-2007SJ/T11127-1997光伏（PV）发电系统过电压保护－－导则2.5电磁兼容技术2.防雷和接地支架等电位连接太阳电池边框接地接地电阻的设计（直流和交流）接闪器的设计和布置（滚球法等）低压电网和高压电网防雷和接地参考成熟设计典型的直流和交流防雷，采用凯文接线2.防雷和接地2.5电磁兼容技术大型光伏电池方阵的防雷2.防雷和接地2.5电磁兼容技术光伏电池在不同的日照和温度条件下，具有不同的MPP太阳电池阵列的P-V特性

不同温度下的P-V特性曲线

不同日照量下的I-V和P-V特性曲线

2.6最大功率点跟踪（MPPT）1.光伏系统中MPPT跟踪算法MPPT的跟踪要求：快速性准确性稳定性特别是在弱光和多云的天气下，MPPT算法的优劣十分重要2.6最大功率点跟踪（MPPT）常用MPPT算法:

干扰观测法（爬山法）P&O

增量电导法（di/dV＝－I/V）其他一些方法：模糊控制，神经网络，自适应算法等MPPT核心控制思想是通过直流电压的扰动，判断直流功率的变化，从而搜索到最大功率点。2.6最大功率点跟踪（MPPT）试验和测试手段：在正常工作条件下测试MPPT算法将十分耗时，同时很难比对。最佳的方法是使用光伏阵列模拟器对于太阳能阵列模拟器要求：能够方便设定光伏阵列的串并联数可真实模拟单晶硅，多晶硅和非晶硅的U-I曲线最好具有短路特性。即真正为电流源特性功率容量需要达到100KW左右。2.6最大功率点跟踪（MPPT）常用方法：2.7电网锁相技术

使用DSP芯片的CAPTURE口进行捕获。软件中侦测到电网频率和相位。调整并网电流的频率和相位，从而使得并网电流和电网电压同频，相位差180°。

使用电压比较器和施密特触发器进行整形，得到和电网电压完全同频同相的方波。发展方向：使用更精确的锁相电路如何克服在大功率并网时，电网电压采样电路的波动影响2.7电网锁相技术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，停电线路由所连的并网发电装置继续供电，并连同周围负载构成一个自给供电的孤岛的现象。孤岛效应的定义：孤岛效应发生的机理光伏并网发电系统的功率流图

2.8孤岛效应检测技术

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。2.8孤岛效应检测技术主动式检测：指对电网参数产生小干扰信号，通过检测反馈信号来判断电网是否失电，其中一种方法就是通过在并网电流中注入很小的失真电流。通过测量逆变器输出的电流的相位和频率，采用正反馈的方案，加大注入量。从而在电网失电时，能够很快地检测出异常值。逆变器中同时具有两种软件解决方案ENS模块

德国VDE126-1-1要求并网逆变器系统中必须有独立的检测电网断电的模块。一般常用的方法是主动测量电网的阻抗。当电网的阻抗发生突变或变得比较大时，则认为发生了孤岛。当然，电压和频率的变化和超出范围也是重要依据。具有独立性，使用功率范围宽2.8孤岛效应检测技术采用工频变压器隔离的大功率三相并网逆变器1常见大功率并网逆变器的系统结构2.9拓扑结构1常用大功率并网逆变器的系统结构低压输出接中压变压器方案2.9拓扑结构多个功率模块并联2.9拓扑结构1常见大功率并网逆变器的系统结构主电路采用三电平方案1常见大功率并网逆变器的系统结构2.9拓扑结构2未来发展方向多重叠加技术10MW系统2.9拓扑结构共用变压器逆变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2未来发展方向2.9拓扑结构轻型直流输电2未来发展方向2.9拓扑结构多重叠加技术2未来发展方向2.9拓扑结构2.10群控、监控及调度技术1、并网逆变器的启动和停止控制——“早出晚归”●小型电站，逆变器自己运算解决●大型电站，加装日照控制、群体控制解决2、并网逆变器轻载时的效率问题●按需要逆变器逐个并联投运●按光伏阵列并联支路分配逆变器2.10群控、监控及调度技术3、并网逆变器的信息交流技术●计量认定、认证●通讯技术RS232RS485CANInternetGPRS4、电网调度技术正常电网时的限功率运行电网检修时的停机（计划性）电网故障时的急停（随机性）弱网时的调度策略提供自动无功功率补偿提供LVRT，低电压穿越逆变器将来的发展方向：MTFF（meantimetofirstfailure）首次故障时间目前为5年左右，需要延长至十年。对于将来光伏并网逆变器要求：高效率，高可靠性，长寿命，更低成本使用膜电容，电解电容的寿命有限2.11技术发展方向新的控制算法，更快，更强的数字信号处理器（如DSP或ARM）更好的电力电子模块，目前1200V3600AIGBT单管IGCT器件，SIC器件，PEBB（电力电子积木）

IEGT：电子注入增强栅晶体管逆变器将来的发展方向：2.11技术发展方向逆变器将来的发展方向：2.11技术发展方向多用途逆变技术

——夜间无功补偿功能（SVC）

——电网失电后的应急供电功能（EPS）

——动态电压支撑功能

——数字化电网的一部分（DPS）

——智能电网的一部分（smartgrid）

2.11技术发展方向风电和光伏发电的特点：波动性、不可控性大型风场和荒漠电站：通常接入输电网，地点远离负荷中心，接入的区域电网结构比较薄弱，大量光伏和风力功率的注入会影响电网安全稳定运行，故对电网规划、运行带来新的挑战小型分布式发电系统：传统配电网中潮流辐射式分布和传输，节点调压能力有限，故将影响配电网的潮流方向、电压特性以及电能质量等，为配电网设计和运行带来新的挑战积极应对？还是消极抵制？对于电网的挑战3光伏并网逆变器的市场及产业

SMAIngeteamKACOConergySATCONFroniusREFUXantrexSiemens3光伏并网逆变器的市场及产业

2008年市场份额

IEEE929-2000RecommendedpracticeforUtilityInterfaceofPVsystem.UL1741-2005StandardforStaticInvertersandChargeControllersforUseinPVPowerSystemsIEC60304ElectricalInstallationsofbuilding.IEC61000EMCstandards.IEC61727-2004Photovoltaicsystem-characteristicsoftheutilityinterface.AS4777.1Part1：InstallationrequirementsAS4777.2Part2：InverterrequirementsAS4777.3Part3：GridprotectionrequirementsIEEE1547-2003IEEEStandardforinterconnectingdistributedresourceswithelectricpowersystemsIEEE1547.1-2005IEEEStandardconformancetestproceduresforequipmentinterconnectingdistributedresourceswithelectricpowersystems逆变器常用国际标准3光伏并网逆变器的市场及产业

GB/TXXXX光伏并网逆变器（由阳光电源负责起草）GB/T19939-2005光伏系统并网技术要求GB/T20046-2006光伏系统电网接口特性GB/Z19964-2005光伏发电站接入电力系统技术规定GB/T19064-2003家用太阳能光伏电源系统技术要求和试验方法GB/TXXXX光伏系统并网性能测试方法GB/TXXXX光伏系统并网安全要求3光伏并网逆变器的市场及产业

逆变器常用国家标准我国光伏电源标准化的问题标准的体系问题标准的滞后问题标准的投入、质量问题参与国际标准化活动的语言、水平问题与其他可再生能源发电标准的衔接问题3光伏并网逆变器的市场及产业

合肥阳光电源有限公司成立于1997年，是专业从事太阳能、风力发电变流器、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：

1.5亿元现有技术人员：

高级职称中级职称初级职称20人50人40人博士硕士本科6人24人46人一、概况4阳光电源相关产品和业绩4阳光电源相关产品和业绩CE证书:SG1.5K－6K(WG1.5K-6K)4阳光电源相关产品和业绩CE证书:SG10K3－100K3(WG10K3－100K3)4阳光电源相关产品和业绩TUV证书:SG100K3，WG100K34阳光电源相关产品和业绩北京电力科学研究院测试报告测试报告：SG10K3~SG500KTL4阳光电源相关产品和业绩意大利DK5940认证SG30K3,50K3,SG100K3,SG250K3,SG500KTL4阳光电源相关产品和业绩PowerswitchingdeviceBreaker&ContactorSensorsDrivingICTransformer&FiltersSurgearrestorCapacitor4阳光电源相关产品和业绩元件软件设计4阳光电源相关产品和业绩4阳光电源相关产品和业绩Sunnyaccess1SG100K32SG250K33SG250KTL4SG500K35SG500KTL6SG1000KHV4阳光电源相关产品和业绩100KW-1000KWSG100K34阳光电源相关产品和业绩SG100K34阳光电源相关产品和业绩SG250K34阳光电源相关产品和业绩SG250K34阳光电源相关产品和业绩SG250KTL4阳光电源相关产品和业绩SG250KTL4阳光电源相关产品和业绩SG500K34阳光电源相关产品和业绩SG500K34阳光电源相关产品和业绩SG500KTL4阳光电源相关产品和业绩SG500KTL4阳光电源相关产品和业绩SG1000KTL4阳光电源相关产品和业绩SG1000KTL4阳光电源相关产品和业绩SG1000KHV-MW级光伏电站整体解决方案4阳光电源相关产品和业绩4阳光电源相关产品和业绩SG1000KHV-MW级光伏电站整体解决方案SG1000KHV-MW级光伏电站整体解决方案4阳光电源相关产品和业绩SG1000KHV-MW级光伏电站整体解决方案4阳光电源相关产品和业绩4阳光电源相关产品和业绩4阳光电源相关产品和业绩1.两台