1、Page 1光伏发电系统低压侧并网技术及方案光伏发电系统低压侧并网技术及方案合肥阳光电源合肥阳光电源有限公司有限公司曹仁贤曹仁贤 研究员研究员Page 2曹仁贤曹仁贤，可再生能源发电技，可再生能源发电技术专家、研究员、博士生导师术专家、研究员、博士生导师中国电源学会中国电源学会常务常务理事理事中国可再生能源学会理事中国可再生能源学会理事 中国青年科技工作者协会理事中国青年科技工作者协会理事 中国农机协会风能设备分会副理事长中国农机协会风能设备分会副理事长 安徽省自动化学会副理事长安徽省自动化学会副理事长 安徽省政协委员安徽省政协委员 享受国务院特殊津贴享受国务院特殊津贴 五四青年奖章获得者五四
2、青年奖章获得者 省科技进步一等奖、二等奖获得者省科技进步一等奖、二等奖获得者 省优秀民营企业家省优秀民营企业家 安徽省纳税先进个人安徽省纳税先进个人Page 3一、光伏发电低压侧并网概念一、光伏发电低压侧并网概念二、低压侧并网逆变器二、低压侧并网逆变器三、低压侧并网接入技术三、低压侧并网接入技术四、阳光电源并网逆变器介绍四、阳光电源并网逆变器介绍五、结论五、结论Page 4一、光伏发电低压侧并网概念一、光伏发电低压侧并网概念直接接入低压配电网直接接入低压配电网400V400V自发自用自发自用分为可逆流分为可逆流/不可逆流系统不可逆流系统节省部分配电成本、全部变压器成本节省部分配电成本、全部变压
3、器成本充分利用了原变压器容量，分摊了变压器损耗充分利用了原变压器容量，分摊了变压器损耗可实现快速的设计、施工、调试、并网可实现快速的设计、施工、调试、并网Page 5Page 6二、低压侧并网逆变器二、低压侧并网逆变器单相逆变器单相逆变器单相逆变器组合的三相逆变器单相逆变器组合的三相逆变器三相逆变器三相逆变器不隔离逆变器不隔离逆变器Page 7Page 8Page 9Page 10Page 11Page 12Page 13Page 14Page 15Page 166.6.半桥逆变技术半桥逆变技术优点：注入电网的直流分量较小、电路简单优点：注入电网的直流分量较小、电路简单缺点：功率器件利用率低缺
4、点：功率器件利用率低Page 177 7、升降压、升降压DC/DC+DC/DC+工频逆变工频逆变Page 188 8、三个单相逆变器组成的三相系统、三个单相逆变器组成的三相系统Page 199 9、单相三线逆变技术、单相三线逆变技术Page 201010.三电平、半桥逆变技术三电平、半桥逆变技术Page 211111.谐振型拓扑结构谐振型拓扑结构Page 2212.DC/DC+12.DC/DC+三电平逆变技术三电平逆变技术Page 23Page 241 14 4.组件并联、逆变器逐个并联方式组件并联、逆变器逐个并联方式Page 25Page 26899091929394959697989910
5、0020406080100PN%n%逆变器,Pn=1020kWMW 变压器,1MVA逆变器+MV 变压器1 1 MWpMWp 设备效率数据设备效率数据PDC%251015255070100PCU%85 9296 96.5 97,0 97,3 97.4 97.5Page 27Page 2815.15.组件分组控制方式组件分组控制方式Page 29Page 3016.16.新拓扑方式新拓扑方式Page 3117.多电平直接逆变技术多电平直接逆变技术 Page 3218.18.共用变压器共用变压器低压侧低压侧逆变逆变并网并网技术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，提高优化直流母
6、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优先考虑当地用电负荷，避免过多电能的远距离传送Page 33强制性条件强制性条件是否满足标准、安全、电网及认证要求是否满足标准、安全、电网及认证要求*电力标准电力标准光伏电站接入电网技术规定光伏电站接入电网技术规定*国家标准国家标准并网光伏发电专用逆变器并网光伏发电专用逆变器*中国认证如金太阳认证中国认证如金太阳认证绩效性条件绩效性条件*逆变效率指标逆变效率指标:最大效率、欧洲效率、最大效率、欧洲效率、CECCEC效率、效率、MPPTMPPT效率效率*可靠性指标可靠性指标 MTBF M
7、TBRMTBF MTBR*维护成本、响应速度及服务能力维护成本、响应速度及服务能力*首次购买价格及供货范围首次购买价格及供货范围风险性条件风险性条件*所在公司的规模、品牌、业绩所在公司的规模、品牌、业绩*所在公司的专业化水准及长期生存能力所在公司的专业化水准及长期生存能力*产品的交货周期及产能产品的交货周期及产能如何选择并网逆变器？如何选择并网逆变器？Page 34三、低压侧并网接入技术三、低压侧并网接入技术光伏组件串并联问题光伏组件串并联问题绝缘、隔离问题绝缘、隔离问题接入点选择原则接入点选择原则多机并联后的孤岛保护技术多机并联后的孤岛保护技术电磁兼容及电能质量电磁兼容及电能质量配电侧网压稳
8、定技术配电侧网压稳定技术全效率多目标优化技术全效率多目标优化技术储能技术与能量管理储能技术与能量管理停电与应急停电与应急逆流的处理逆流的处理接地、防雷问题接地、防雷问题电站管控与计量电站管控与计量智能电网与分布式发电智能电网与分布式发电Page 35（一）不可逆流系统（一）不可逆流系统1 1、不可逆流系统中的逆流断电技术、不可逆流系统中的逆流断电技术Page 362 2、不可逆流时的限负荷运行、不可逆流时的限负荷运行Page 373 3、不可逆流时的增负荷运行、不可逆流时的增负荷运行Page 384 4、不可逆流时的贮能运行模式、不可逆流时的贮能运行模式Page 39（二）可逆流系统（二）可逆
9、流系统Page 40工作模式：工作模式：逆功率之前将蓄电池充足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，采用重复控制技术负荷周期、规律调查，采用重复控制技术Page 41接入点选择原则接入点选择原则因地制宜，就近并网因地制宜，就近并网务必考虑接入点容量是否足够务必考虑接入点容量是否足够接入点附近负载大小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）多个接入点时安全问题（孤岛保护复杂性）Page 42绝缘、隔离技术绝缘、隔离技术尽量选择配有输出隔离变压器的逆变设备尽量选择配有输出隔离变压器的逆变设备注意
10、非晶、薄膜组件的耐压（一般为注意非晶、薄膜组件的耐压（一般为600V600V）直流、交流侧隔离开关直流、交流侧隔离开关Page 43 配电侧网压稳定技术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保守设计，光伏容量选取在总配电变压器容量的15%30%15%30%采用有载调压变压器可以采用有载调压变压器可以1 1比比1 1配置光伏电站配置光伏电站Page 44无载调压无载调压Page 45有载调压有载调压Page 46网压升高时的调度策略网压升高时的调度策略Page 47弱网时弱网时ZN或或ZL导致导致UL策略：策略：当发现电网电压是由于日照增强而升高时，应进入逆变器限当发现电网
11、电压是由于日照增强而升高时，应进入逆变器限功率运行，确保电网电压升高在允许值范围。功率运行，确保电网电压升高在允许值范围。Page 48Page 49Page 50Page 51主动抑制技术主动抑制技术Page 52电能质量电能质量电流谐波电流谐波3%3%轻载功率因数问题轻载功率因数问题三相不平衡电流三相不平衡电流三相四线制、三相五线制三相四线制、三相五线制电网电压适应范围电网电压适应范围Page 53所谓孤岛效应是指当电网的所谓孤岛效应是指当电网的部分线路因故障或维修而停部分线路因故障或维修而停电时，停电线路由所连的并电时，停电线路由所连的并网发电装置继续供电，并连网发电装置继续供电，并连同
12、周围负载构成一个自给供同周围负载构成一个自给供电的孤岛的现象。电的孤岛的现象。孤岛效应的定义：孤岛效应的定义：孤岛效应发生的机理孤岛效应发生的机理光伏并网发电系统的功率流图光伏并网发电系统的功率流图 孤岛效应保护技术孤岛效应保护技术Page 54 被动检测：被动检测：电网电压的幅值、频率和相位。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。变信号来判断电网是否失电。孤岛效应检测技术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，
13、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，能够很快地检测出量。从而在电网失电时，能够很快地检测出异常值。异常值。解决方案解决方案Page 55应急供电能力应急供电能力孤岛与反孤岛技术孤岛与反孤岛技术应急供电时的微网稳定性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
14、模式考虑到安全问题，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？）蓄电池充电模式问题（平常是浮充？浮空？）Page 56具有应急发电具有应急发电 调峰功能的混合供电系统调峰功能的混合供电系统Page 57反孤岛技术：应急供电反孤岛技术：应急供电Page 58目前电力部门推荐的低压接入方案目前电力部门推荐的低压接入方案Page 59光伏组件光伏组件光伏阵列光伏阵列直流线缆直流线缆逆变器逆变器升压升压变压器变压器“木桶效应木桶效应”失谐失谐损失损失MPPTMPPT损失损失直流线损直流线损逆变损耗逆变损耗交流交流
15、线线损损变压器损耗变压器损耗电网电网全效率图示全效率图示Page 60光伏组件光伏组件+光伏组件光伏组件+光伏阵列光伏阵列MPPTMPPT效率效率直流线路直流线路逆变器逆变器交流线路交流线路升压变压器升压变压器100%100%100%100%95%=95.00%95%=95.00%95%95%97%=92.15%97%=92.15%92.15%92.15%98%=90.31%98%=90.31%90.31%90.31%95%=85.79%95%=85.79%85.79%85.79%99%=84.93%99%=84.93%84.93%84.93%97%=82.38%97%=82.38%Page
16、61木桶效应失谐损耗木桶效应失谐损耗MPPTMPPT损耗损耗直流线损直流线损逆变器损耗逆变器损耗交流线损交流线损升压变压器损耗升压变压器损耗Page 62 最小值最小值 最大值最大值失谐损耗失谐损耗 2%12%2%12%升压变压器损耗升压变压器损耗 1%10%1%10%逆变器损耗逆变器损耗 2%8%2%8%目前全效率最差目前全效率最差70%70%，最好，最好90%90%三大损耗：三大损耗：Page 63提高全效率的举措提高全效率的举措组件配对：电流一致的串联，电压一致的并联组件配对：电流一致的串联，电压一致的并联组件特性的稳定性（如温度、衰减等）组件特性的稳定性（如温度、衰减等）最大功率独立跟
17、踪技术（如最大功率独立跟踪技术（如 AC ModuleAC Module，DC-DCDC-DC）逆变器效率提高逆变器效率提高变压器省略（如接入原有低压电网）变压器省略（如接入原有低压电网）变压器效率提高变压器效率提高Page 64光伏并网与储能技术光伏并网与储能技术Page 65阳光电源阳光电源100KW100KW、500KW500KW储能逆变器储能逆变器蓄电池电压：蓄电池电压：300300600V600V充放电电流：充放电电流：350A350A适配蓄电池容量：适配蓄电池容量：300AH 300AH 3000AH3000AHPage 66光伏发电的附加服务光伏发电的附加服务白天向国家电网卖电白
18、天向国家电网卖电晚上无功补偿晚上无功补偿(SVC SVG)(SVC SVG)Page 67Page 68有何影响？如何解决？光伏发电的光伏发电的LVRTPage 69保持并网允许脱网提供无功T1T2低电压穿越与孤岛保护的矛盾低电压穿越与孤岛保护的矛盾Page 70低电压穿越低电压穿越 （LVRTLVRT）的中国标准）的中国标准:20%T1=1:20%T1=1秒秒 ！Page 71动态电压支撑动态电压支撑Page 72Page 73功率调节与频率控制功率调节与频率控制Page 74全球并网技术，全球并网技术，无需再平滑和储存！无需再平滑和储存！未来的太阳能发电技术未来的太阳能发电技术Page 7
19、5全球光伏联网设想图全球光伏联网设想图Page 76空间太阳能发电设想图空间太阳能发电设想图无需再平滑和储存！无需再平滑和储存！Page 77四四、阳光电源公司及产品介绍、阳光电源公司及产品介绍Page 78一流的研发中心一流的研发中心每年每年10%10%的研发投入的研发投入合工大合工大“产、学、研产、学、研”合作合作安徽省产学研联合培养研究生安徽省产学研联合培养研究生基地基地安徽省可再生能源电源工程技安徽省可再生能源电源工程技术研究中心的支撑术研究中心的支撑Page 79先进的生产检测设备先进的生产检测设备Page 802MW2MW双馈风力发电模拟试验平台双馈风力发电模拟试验平台 2MW 2
20、MW 高速全功率试验台高速全功率试验台2MW2MW永磁永磁直驱试验直驱试验台台Page 81阳光承担的科研项目阳光承担的科研项目1 1、“十五十五”国家科技攻关计划国家科技攻关计划“并网光伏发电用系列逆变器的产业化并网光伏发电用系列逆变器的产业化”2 2、国家发改委新能源高技术产业化项目、国家发改委新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光伏发电逆变及控制装置的产业化”3 3、科技部科技型中小企业技术创新基金、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基于双向逆变技术的小型并网光伏逆变器逆变器”4 4、“十五十五”安徽省科技攻关计划安徽省科技攻关计划“风力发
21、电用交直交并网变流器风力发电用交直交并网变流器”5 5、“十一五十一五”国家科技支撑计划项目国家科技支撑计划项目“大功率风电机组大功率风电机组”课题课题“双馈式风电双馈式风电机组大功率双向变流器及控制技术开发机组大功率双向变流器及控制技术开发”和和“大功率直驱式风电机组控制系大功率直驱式风电机组控制系统及变流器的研制与产业化统及变流器的研制与产业化”6 6、国家科技成果推广计划、国家科技成果推广计划“光伏光伏/风能发电控制逆变系统风能发电控制逆变系统”7 7、安徽省、安徽省20062006年科技攻关计划年科技攻关计划“大型并网光伏发电系统及关键技术大型并网光伏发电系统及关键技术”8 8、世界银
22、行、世界银行/全球环境基金全球环境基金/中国可再生能源发展项目中国可再生能源发展项目“小功率风光互补供电小功率风光互补供电系统的优化系统的优化”、“光伏光伏/市电提水用逆变器市电提水用逆变器”9 9、“十一五十一五”国家国家863863计划项目计划项目“MWMW级并网光伏电站系统级并网光伏电站系统”课题课题“兆瓦级兆瓦级BIPVBIPV并网系统关键技术及工程化应用研究并网系统关键技术及工程化应用研究”和和“甘肃武威荒漠治理区甘肃武威荒漠治理区MWMW级和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高压电网并网集中光伏示范电站及关键设备研制开发”10、国家科技支撑计划、国家科技支撑计划世博
23、会世博会4.5MW光伏电站用光伏电站用500KW逆变器逆变器Page 82强制性条件强制性条件是否满足标准、安全、电网及认证要求是否满足标准、安全、电网及认证要求*电力标准电力标准光伏电站接入电网技术规定光伏电站接入电网技术规定*国家标准国家标准并网光伏发电专用逆变器并网光伏发电专用逆变器*中国认证如金太阳认证中国认证如金太阳认证绩效性条件绩效性条件*逆变效率指标逆变效率指标:最大效率、欧洲效率、最大效率、欧洲效率、CECCEC效率、效率、MPPTMPPT效率效率*可靠性指标可靠性指标 MTBF MTBRMTBF MTBR*维护成本、响应速度及服务能力维护成本、响应速度及服务能力*首次购买价格
24、及供货范围首次购买价格及供货范围风险性条件风险性条件*所在公司的规模、品牌、业绩所在公司的规模、品牌、业绩*所在公司的专业化水准及长期生存能力所在公司的专业化水准及长期生存能力*产品的交货周期及产能产品的交货周期及产能如何选择并网逆变器？如何选择并网逆变器？Page 83光伏并网逆变器性能比较（光伏并网逆变器性能比较（500KW500KW为例）为例）Page 84第一代第一代第二代第二代第三代第三代下一代下一代年代年代1999199920032003200420042007200720082008201020102011201120132013功率器件功率器件小功率小功率IGBT IGBT M
25、OSFETMOSFET第三代第三代IGBTIGBT第四代、第五第四代、第五代代IGBT SICIGBT SIC器器件件SICSIC器件器件处理器处理器单片机（单片机（9696系列）系列）DSP24DSP24系列系列DSP28DSP28系列系列 DSP28+FPGADSP28+FPGA最大效率最大效率 93%93%95%95%98%98%99%99%欧洲效率欧洲效率 91%91%94%94%97%97%98%98%MPPTMPPT效率效率 97%97%98%98%99%99%99.9%99.9%寿命寿命 3 37 7年年 7 78 8年年 8 81212年年 15 152525年年环境环境温度温
26、度-10-10+45+45-20-20+50+50-25-25+55+55-30-30+55+55 海拔海拔10001000米米50005000米米60006000米米60006000米米阳光电源并网逆变器发展历程阳光电源并网逆变器发展历程Page 85Page 86Page 87Page 88Page 89SG30K3,50K3,SG100K3,SG250K3,SG500KTLSG30K3,50K3,SG100K3,SG250K3,SG500KTLPage 90SG100KSG100KPage 91SG250KTLSG250KTLSG250K3SG250K3Page 92SG500KTLSG
27、500KTLPage 93SG1000KHV-MWSG1000KHV-MW级光伏电站整体解决方案级光伏电站整体解决方案Page 94SG1000KHV-MWSG1000KHV-MW级光伏电站整体解决方案级光伏电站整体解决方案Page 95主要部件包括主要部件包括SG1000KHV-MWSG1000KHV-MW级光伏电站整体解决方案级光伏电站整体解决方案Page 96监控软件界面监控软件界面Page 97监控软件和附件监控软件和附件 通讯协议采用通讯协议采用MODBUSMODBUS协议。协议。提供基于提供基于Windows 2000Windows 2000和和xpxp的多机版监控软件。的多机版监
28、控软件。可提供包括逆变器在内的整个光伏发电系统的可提供包括逆变器在内的整个光伏发电系统的“三遥三遥”方案。方案。中英文界面，操作直观友好。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。自动翻屏功能，具有良好地展示效果。可监控其他站控层设备，实现整个电站的远程监控；可监控其他站控层设备，实现整个电站的远程监控；Page 982MW2MW风力机变流器风力机变流器Page 99世博会世博会4.5MW4.5MW光伏项目光伏项目发电发电公司部分业绩公司部分业绩Page 100奥运鸟巢奥运鸟巢光伏光伏并网并网100KW100KW发电发电系统系统Page 101宁夏发电集团太阳山并网光伏电站一
29、期宁夏发电集团太阳山并网光伏电站一期10MWp10MWp项目项目Page 102西班牙西班牙5MW5MW、3MW3MW并网发电项目并网发电项目Page 103上海申能上海申能1.2MW1.2MW并网发电系统并网发电系统Page 104 国家国家863863重大项目重大项目甘肃武威甘肃武威MWMW级光伏并网电站级光伏并网电站 Page 105韩国韩国1MW1MW并网发电项目并网发电项目Page 106意大利意大利PanamPanam Jack MW Jack MW级并网光伏发电系统级并网光伏发电系统Page 107国家国家863863项目项目 上海太阳能工程中心上海太阳能工程中心1 1MWMW光
30、伏电站光伏电站 Page 108 上海首台光伏并网发电系统上海首台光伏并网发电系统 （奉贤电力局（奉贤电力局20022002年年 10KW10KW）上海太阳能厂房上海太阳能厂房100KW100KW国家发改委新楼国家发改委新楼100KW100KWPage 109850KW850KW全功率风机变流器应用于内蒙古通辽风场全功率风机变流器应用于内蒙古通辽风场Page 1102MW2MW全功率风机变流器应用于福建六鳌风场全功率风机变流器应用于福建六鳌风场Page 1111.5MW1.5MW双馈风机变流器在辽宁仙人岛风场双馈风机变流器在辽宁仙人岛风场1.5MW1.5MW双馈风机变流器应用于烟台风场双馈风机
31、变流器应用于烟台风场Page 112吴邦国委员长来公司视察并给予高度评价吴邦国委员长来公司视察并给予高度评价Page 113五、结论五、结论低压侧并网是低压侧并网是5MW5MW以下光伏电站最经济的接入方案以下光伏电站最经济的接入方案低压侧并网要求逆变器具有隔离、防孤岛和良好的低压侧并网要求逆变器具有隔离、防孤岛和良好的电磁兼容性电磁兼容性采用有载调压型变压器，可使光伏发电站功率与原采用有载调压型变压器，可使光伏发电站功率与原配电变压器容量接近配电变压器容量接近采用适当的储能设备实现能量管理，可使电站的收采用适当的储能设备实现能量管理，可使电站的收益最大化益最大化关注光伏并网系统各个环节的目标优化，确保全效关注光伏并网系统各个环节的目标优化，确保全效率、确保发电量指标达到或超过预期率、确保发电量指标达到或超过预期Page 114 阳光电源阳光电源500KW500KW光伏光伏BIPVBIPV并网并网示范电站示范电站 谢谢 谢谢 ！
