1、格力光伏直驱变频离心机格力光伏直驱变频离心机 20132013年年1212月月2121日日，格力“光伏直驱变频离心机系统光伏直驱变频离心机系统”通过专家评审团鉴定，被认定为“全球首创全球首创”，达到“国际领先国际领先”水平，格力电器又一次凭借着首创的核心技术抢占了全球制冷技术的制高点。 目 录 一、研究背景 二、系统方案及技术创新 四、综合对比及系统优势 五、工程造价及回收期分析 三、技术评价研究背景 空调系统的节能已经成为国家节能减排的重要措施。 空调设备的效率已经达到高水平，应从“开源”角度再思考；1.1 实现我国建筑节能目标的需求商品能源总消费建筑能耗空调能耗100%25%50%1、研究
2、背景6Page 7020，00040，00060，00080，000100，000120，0002000200120022003200420052006200720082009201020112012其余国家中东与非洲中国美国亚太地区欧洲全部1,4001,7652,2352,8203,9525,3646,9469,52116,22923,60540,67071,061102,15671、研究背景1.2 光伏发电产业的迅猛发展20%2013年，中国成为全球最大的光伏市场。根据国家能源局规划，2014年，全国光伏行业将新增装机容量14GW，同比增长 8可再生能源发展“十二五”规划指出，加快太阳能发
3、电技术进步，推动太阳能多元化利用，支持建设以自发自用为主要方式的分布式光伏发电；关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知中，对光伏电站按照发电量进行电价补贴政策，补贴标准为0.42元/kWh，分布式光伏发电具有安全、稳定、高效的特点，是国家对光伏发电的主要推广形式；我国太阳能资源丰富，光伏投资成本逐年递减，2030年将达到0.7元/kWh，可望成为千家万户用得起的“百姓能源”。 综合来讲，光伏发电已具备大规模推广的条件。综合来讲，光伏发电已具备大规模推广的条件。1、研究背景1.4 光伏发电国家政策支持 研制出光伏发电与永磁同步变频离心机结合的系统，填补国内外技术空白，提升企业自主创新的能
4、力和国际竞争力；两者的结合可从开源、节流两方面实现建筑节能，是一种新型的分布式发用电方式； 光伏发电量曲线与离心机耗电量曲线趋势一致，两者季节适应性强，可有效避开用电高峰期，减小电网压力。光伏发电与变频离心机的结合，将推动暖通行业和光伏行业的双向发展，进一步促进国家建筑节能减排工作的开展。91、研究背景1.5 研究光伏直驱变频离心机系统的意义 系统方案及技术创新112.1.1 系统方案电池阵列汇流单元 并网逆变器（常规光伏发电）直流母线380V市电DCACACDC机载换流器光伏发电系统变频离心机系统常规方案一：常规光伏发电+变频离心机变压器离心压缩机电流要经过3次转换，能量损失达到6%8%以上
5、。且无创新性可言，没有研究意义DCAC2、系统方案及技术创新一次换流二次换流三次换流122.1.2 系统方案2、系统方案及技术创新增加零件/设备损失2%效率无法实现能量双向流动电池阵列汇流单元直流母线380V市电DCACACDC机载换流器常规方案二：光伏直流电直供变频离心机，中间增加DC/DC稳压设备变压器离心压缩机DCDC稳压单元光伏发电系统变频离心机系统电池阵列汇流单元直流母线DCACACDC机载换流器132.1.3 系统方案创新设计方案：离心压缩机 并网逆变器（常规光伏发电）380V市电变压器2DCAC变压器1DCDC稳压单元380V市电2、系统方案及技术创新如何确保大功率离心机负载稳定
6、运行如何保证光伏电池组件最大化发电电能富余或者不足如何处理光伏系统与变频离心机系统如何优化匹配光伏发电系统变频离心机系统发用电一体化监控系统光伏直驱变频离心机系统l 动态负载跟踪MPPT控制技术l PAWM交错控制技术l 三元换流技术l 光伏微网及暖通群控发用电一体化管理技术五大核心技术光伏直驱变频离心机系统14l 光伏直驱变频离心机技术2.2 技术创新2、系统方案及技术创新发明了光伏直驱变频离心机系统，将光伏直流电直接并入变频离心机机载换流器的直流母线，相比传统的光伏发电+离心机模式省去了上网和供电时进行交/直流电变换的能量损耗，光伏能直驱利用率高达99.04%，较常规系统提升效率6%8%。
7、光伏逆变器152.2.1 光伏直驱变频离心机技术2、系统方案及技术创新首创三元换流技术，建立了光伏发电系统、变频离心机负载和公用电网三者之间的三元换流模型，实现了电能在直流侧双向流动、多路混合。系统可实时切换五种运行模式，电能动态切换时间小于10ms。保证系统在任何能量变化的情况下都能稳定运行。162.2.2 三元换流技术2、系统方案及技术创新针对光伏发电的不稳定变化，提出了新型动态负载跟踪MPPT（Maximum Power Point Tracking）控制技术，实时跟踪并控制光伏发电为功率最大化状态，并实现离心机对光伏电能的优先利用。172.2.3 动态负载跟踪MPPT技术 光 伏模 块
8、直 流汇 流直 流配 电负载电网机载换流器光伏空调工作模式电流检测电压检测集 成 控 制 器直流母线检测2、系统方案及技术创新首创PAWM（Pulse Amplitude-Width Modulation）交错控制技术，能实时响应光伏电压的快速变化和离心压缩机负载的动态需求，实现变频离心压缩机调频调压的自适应控制，保障系统的稳定和可靠运行。182.2.4 PAWM交错控制技术 2、系统方案及技术创新研制了光伏微网及暖通群控发用电一体化管理系统，实现了对光伏发电系统以及空调暖通系统的一体化智能管理，达到最优化运营目标，同时可提高系统的自发自用匹配度及光伏能直驱利用率。 192.2.5 光伏微网及
9、暖通群控发用电一体化管理技术 2、系统方案及技术创新 通过以上的发明和创新，实现了光伏发电系统、变频离心机系统、发用电一体化管理系统（集成光伏微网和暖通群控）三个部分的完美集合，形成了光伏直驱变频离心机系统。系统可根据光伏发电能量变化及离心机负载运行需求，实时进行 五 种工作模式的切换，保证系统在任何能量变化的情况下都能稳定运行。202、系统方案及技术创新380V市电DCAC汇流单元ACDC能力流向直流母线直流母线机载换流器212.3.1 纯光伏发电工作模式电池阵列变压器光伏微网及暖通群控发用电一体化监控系统2、系统方案及技术创新离心压缩机当空调主机不工作时，光伏发电系统所发电能全部向电网送电
10、的工作模式。此时系统相当于一个光伏电站。 电池阵列380V市电DCAC汇流单元ACDC能力流向直流母线机载换流器2.3.2 纯空调工作模式22变压器光伏微网及暖通群控发用电一体化监控系统2、系统方案及技术创新离心压缩机当光伏发电系统不工作时，空调主机向公共电网取电运行的工作模式。此时系统相当于一个永磁同步变频离心机系统。 380V供电DCAC汇流单元ACDC能力流向直流母线直流母线机载换流器232.3.3 光伏空调及系统发电工作模式（双向供电）电池阵列变压器光伏微网及暖通群控发用电一体化监控系统2、系统方案及技术创新离心压缩机当光伏发电功率空调主机耗电功率时，光伏发电系统所发电能优先满足空调主
11、机运行，多余电能向公共电网发电的工作模式。 380V市电DCAC汇流单元ACDC能力流向直流母线直流母线机载换流器242.3.4 光伏空调及系统用电工作模式（混合供电）电池阵列变压器光伏微网及暖通群控发用电一体化监控系统2、系统方案及技术创新离心压缩机当光伏发电功率空调主机耗电功率时，光伏发电系统所发电能不足以满足空调主机运行，需要从公共电网补充部分电能的工作模式。 电池阵列汇流单元ACDC能力流向直流母线直流母线机载换流器252.3.5 光伏空调工作模式2、系统方案及技术创新光伏微网及暖通群控发用电一体化监控系统离心压缩机当光伏发电功率等于空调主机耗电功率时，光伏发电系统所发电能刚刚好全部用
12、于空调主机运行的工作模式。此时系统电能完全自发自用，对外零电耗。 技术评价专利35项Page 27格力光伏直驱变频离心机系统主要性能参数如下：273、技术评价 1、系统光伏直驱动利用率98% 2、系统能量动态切换时间10ms 实现能量的双向流动n 监测结果监测结果按Q/GD 20.00.054-2013标准：光伏直驱利用率达99.04检测机构：国家建筑节能质量监督检验中心3、技术评价28n 监测结果监测结果按Q/GD 20.00.054-2013标准：动态切换时间 10ms.检测机构：国家建筑节能质量监督检验中心3、技术评价29n 查新报告查新报告查新机构：科学技术部西南信息中心查新中心3、技
13、术评价30国内外还未见相同报道综合对比及系统优势l 光伏电直驱离心机，格力独有，世界首创，国际领先l 具有光伏发电功能的大型中央空调系统，发用电一体化l 光伏发电与变频离心机强强结合，光伏直驱利用率达99.04%l 五种工作模式10ms实时切换，保证系统在任何能量变化情况下都能稳定可靠运行l 光伏发电与离心机耗电季节适应性强，避开用电高峰l 国家分布式政策支持，可享受0.42元/度财政补贴光伏直驱变频离心机系统特点4.1 系统的特点和优势324、综合对比及系统优势常规光伏发电+空调光伏直驱变频离心机普通空调光伏组件光伏逆变器直流交流直流光伏组件直流光伏直驱变频离心机省设备省转换331.4.1
14、系统的特点和优势系统将常规光伏逆变器功能直接集成到离心机机载换流器上，省去光伏逆变器设备，设备总体投入降低10%，能量损耗减少6%-8%4、综合对比及系统优势与光热空调相比 早期太阳能空调研究国内外主要集中在采用光热的吸收式制冷机系统，吸收式制冷机效率仅为0.71.3；而永磁同步变频离心机效率为6.713，是吸收式制冷机效率的10倍。34常规光伏空调研究集中在小功率家用空调，该类光伏空调可直接利用光伏直流电，但需DC/DC稳压驱动，增加了损耗，且多余电能不能并网使用，不能实现发用电一体化。与常规光伏空调相比常规光伏发电+空调系统中间转换环节多，电能损耗大，能源利用率不高。且系统集成工程量大，设
15、备初投资高。与常规光伏发电+空调系统相比4.2 系统与传统太阳能空调的对比4、综合对比及系统优势354.2 系统与传统太阳能空调的对比4、综合对比及系统优势工程造价及回收期分析375.1 我国太阳年辐射总量分布我国有超过80%的地区太阳能充足，可利用来发电，这些地区均可使用光伏直驱变频离心机系统。5、工程造价及回收期分析使用光伏直驱变频离心机需要注意到的问题是否为太阳能可以利用的区域公共建筑的空调负荷是否有足够的光伏电池组件安装面积安装光伏电池组件位置的建筑承重是满足要求385.2 光伏直驱变频离心机系统应用范围光伏直驱变频离心机系统具有高效、节能、稳定的特点，作为一套具有光伏发电功能的大型中
16、央空调系统，可以广泛应用于工商业、工厂、医院、酒店、办公楼、工艺冷却等大中型公共建筑及场所。应用范围广泛。5、工程造价及回收期分析5.3 样板工程： 2013年4月底完成系统搭建395、工程造价及回收期分析405、工程造价及回收期分析n 光伏直驱变频离心机系统工程造价估算（以采用多晶硅为例）n 光伏直驱变频离心机系统发电量估算（以样板工程为例）光伏电池组件方阵发电量估算公式：第一年发电量 = 光伏组件装机容量峰值日照时数系统发电效率365Page 4141n 光伏发电国家政策5、工程造价及回收期分析Page 4242n 回收期分析（以样板工程为例）5、工程造价及回收期分析光伏发电系统的投资回收期按静态回收期计算，公式如下：静态回收期光伏发电系统总投资每年回收的电费 Page 4343n 回收期分析（光伏系统按9元/W计算）5、工程造价及回收期分析Page 44445、工程造价及回收期分析n 节能减排效益分析（以样板工程为例）备注：每发1 kWh电须消耗360g标准煤n 系统运行情况，不用电费说明（以样板工程为例）3、技术评价45总结 综上所述，光伏直驱变频离心机系统的开发对降低我国大型建筑空调能耗具有积极的作用，对增强自主创新能力、提高我国空调行业的创新水平与竞争力、推动空调产品可持续发展具有重要的意义。46珠海格力电器股份有限公司感谢各位的聆听！
