逆變器在光伏、儲能、微電網系統中要如何創新？

2017-12-08 15:20:22 來源：能見Eknower 　點擊量：評論 (0)

12月6-7日，由中國光伏行業協會主辦的逆變器數字化技術變革論壇在北京召開。論壇主要探討全球逆變器先進技術的發展方向，并邀請了世界資源研究所Eric Martinot教授介紹加州逆變器技術標準和分布式光伏并

12月6-7日，由中國光伏行業協會主辦的“逆變器數字化技術變革論壇”在北京召開。論壇主要探討全球逆變器先進技術的發展方向，并邀請了世界資源研究所Eric Martinot教授介紹加州逆變器技術標準和分布式光伏并網模式。逆變器在光伏、儲能、微電網系統當中均起到承上啟下的“中樞”作用，對系統的發電能力、安全性和可靠性至關重要。同時，在數字化時代下，多能互補的智能電網也對逆變器智能化提出了新的要求。能見eknower持續關注能源消費應用端，由此在本次論壇中挑選了關于逆變器在應用端的發展方向等重要內容以及幾家不錯的創新公司，分享給讀者。

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智能逆變器

世界資源研究所Eric Martinot教授：加州成立了智能逆變器工作組，制定標準工作主要分為三個階段，第一階段是電壓與頻率;第二階段是數據通訊與互聯;第三階段是提高電網靈活性，包括支持聚合批發或輔助市場。

加州批發市場是每5-15分鐘調整一次報價，如果有非常大的電力公司，那么可以參與到市場中進行競價，賣出電量。如果你是比較小的發電站，小的太陽能發電器怎么辦?你不能以個人的身份參與到批發市場中，但如果有100兆瓦的發電人員聚集在一起就可以參與市場進行競價。誰聚合100個小型的1兆瓦發電站，讓他們進入發電市場?我們把這樣的公司叫做聚合公司，所謂的聚合公司會控制100個光伏發電器，收到電費后分發給100個人。這類型公司在批發市場和個人方面起到非常重要的橋梁作用。

批發市場的利潤不高，價格較低。輔助市場比批發市場利潤空間更高一些。輔助市場是平和性的應急市場，假如出于某種原因，普通市場在15分鐘內沒有那么多電力供應或者出現應急突發事件，比如電纜斷了。那么就可以啟動輔助市場，確保在某個時間段有足夠電量供應。輔助市場是非常快速的市場，可能是幾分鐘或幾小時。如果你愿意參與到輔助市場，它的價格會更高一點，但肯定得有很多電量才行。不過目前還沒有啟動輔助市場，這是試驗性的想法。

南加州的Enernoc公司是南加州所有電力公司最具有創新精神的，他們投資供應需求項目，希望能夠降低配電系統中的新投資需求。消費者自己可以實現峰值調整，如果把蓄電池儲能的系統放在配電系統中，如何能夠幫助你降低峰值需求?假設在一天的峰值點，儲能應該在發電而不是在耗電。按理論講，如果讓能源儲備系統存在且降低需求，那應該有相關軟件的算法，讓我們可以在一天的峰值中一直是發電而不是耗電。Enernoc公司有比較好的案例。

電動汽車充電應用

浙江萬馬新能源有限公司研究院院長吳連日：大家希望充電的過程價格越低，越來越智能化，到哪里都可以充，并且絕對安全化。電動汽車充電的特點是小型儲能智慧調度，要快速、定向、定量，而且一定是多點供應。解決思路就是分布式新能源與微電網。

對于電動汽車充電，我們需要城市智慧能源調度系統，小微性的儲能系統，結合大型的儲能，來滿足所有電動汽車的出行充電需求，這是比較漫長的發展過程。電動汽車的V2G技術，技術本身是成熟的，因為逆變器有很多專家，現在小型逆變器已經非常成熟。對我們而言，問題不在于技術，而是應用和經濟。出租車一天充兩次電，目前最好的是兩年換一次電池。如果做儲能的話，那成本非常高，波谷峰差價很大，目前不可能利用電動汽車的電池做儲能。

目前最大的難題是充電連接器，國家標準的充電連接器最大電流是252，不能滿足五分鐘充電需求。滿足400和500是非常重要的，優化充電槍和充電連接器的重量，盡量減少發熱和熱安全問題。

我們考慮太陽能和風能交直流轉化問題，太陽能直接通過太陽能控制器給電動汽車充電，不進行轉化。風能通過儲能，這里指的風能是小功率的直流風機。通過這種模式形成直流母線和交流母線。直流母線是給直流充電器直接供電，通過儲能直接供過去。在電動車充電量很小的情況下，通過建立太陽能儲能站，可以覆蓋很多周邊的小區充電站。每一個充電站距離比較近的情況下，直接利用直流進行供電，不需要交流供電。直流供電以后形成傳輸網絡，多儲能與母線并聯。目前電動汽車的量很少，一個小時內可能就是一兩臺車，而小區只有一個樁。每一個樁都得進行后臺管理，所以要用過一個中心管理系統，通過4G或3G網絡的模式，把分布式站點連接起來統一管理，形成小型的容量調度中心。

家庭儲能系統

遠景能源科技有限公司光伏軟件解決方案總監黃學洪：我就通過Sonnen的模式講一下遠景的探索，同時也希望把Sonnen的模式帶到光伏領域進行應用。

Sonnen是全球最大的家庭儲能系統提供商，目前在全球安裝了2萬多套家庭儲能系統，被特斯拉列為在儲能領域全球最大的競爭對手。但是sonnen公司其實只有二百人的團隊，而且主要專注于做電池研發和系統研究。那他們怎么實現的這樣成績呢?這跟我們EnOS系統平臺的大力支持是分不開的。

簡單用一句話來說就是EnOS提供了平臺和連接，幫助Sonnen實現更快速方便的設備連接和軟件開發，以及幫助他們拓展了新的商業模式。EnOS為Sonnen提供了整個物聯網底層架構，并將其接近兩萬套設備的數據成功接入至EnOS平臺，通過提供平臺服務，包括基于平臺上的一些開發組件，降低了Sonnen 60%的軟件開發成本，實現了儲能、用電側應用高質高效的開發和迭代。

Sonnen社區是把所有用Sonnen電池的用戶通過平臺形成一個社區，社區成員有的只有儲能設備，有的可能有家庭的戶用光伏加儲能，而Sonnen社區將分散式能源組成了一個分布式的能源共享網絡。所有電池系統統一接受平臺控制，通過與大電網對接，接收大電網反饋的電力。同時把電能反饋到其它社區成員，平臺通過家庭的用電情況實現精準交易，最終能讓加入社區的成員實現100%的能源自給。社區成員晚上用電，照樣可以享受免費的電力服務。在德國，Sonnen通過現有的數千個分散式儲能系統，組成了龐大的虛擬能源池，直接承接電網電力的調峰調頻需求。可以在幾秒鐘響應電網高峰波動，高峰時把電吸進來，低谷時再把儲能的電釋放出來，真正實現電網調峰。原先加入社區的成員，因為他也參與電力調峰中，社區成員也享受到收益。Sonnen在大數據的支持下也打造了家庭能源管理中心，EnOS平臺提供底層自由接入的接口，保證用電和發電所有設備都方便的接進來，實現智能用電管理中心。因為有了完整的系統， Sonnen正在形成完整地設備與設備，設備與人，通過設備實現人與人之間的能源Facebook。

在光伏領域，基于EnOS平臺我們也有一款領域應用阿波羅光伏。阿波羅光伏在大數據方面，主要有兩個方面探索，一個是Ensight，通過智能識別設備損失再推送運維的建議，幫助用戶真正實現“傻瓜式”的運維。我們都知道光伏數據質量不是特別好，Ensight在一開始就做了3層的數據質量篩選，然后將真正可靠的數據拿出來做大數據分析，最終精細到逆變器的損失分解，從而精準地定位每個損失的原因。目前市面主流逆變器都已經實現接入到我們系統平臺，而且像陽光、兆能等廠家的設備到我們平臺已經可以實現一鍵接入。

光儲一體化中逆變器的應用

寧波錦浪新能源科技股份有限公司技術總工余文俊：現在市面上有很多戶用系統，錦浪或其它家的逆變器都做組串式的戶用儲能逆變器。市面上通用的方案是共交流母線方案，共直流母線方案。共交流母線方案，在轉化時需要交直流轉化的次數增多，增加兩個逆變器成本會更高，斷網的狀態下會造成光伏浪費。共直流母線方案，則集成電池重放電控制和管理，智能切換工作狀態，能夠減少光伏電站對電網的影響。

目前做光儲一體逆變器碰到很多技術難點，現在最大的問題就是效率。整體系統效率在80%多，我寫95%是純粹的直流和逆變器儲能的狀態下直流到直流的轉化效率是95%，相對還有提升空間。其它的損耗能量大部分變成熱量，直流到直流轉化的區域，因為損耗比較多，溫升非常高。所以對熱設計有非常高的要求。目前光儲一體的逆變器大部分都沒有溫度補償功能，溫度補償對電池的壽命有非常大的要求。我們用鉛酸電池時，鉛酸電池本身壽命影響很大，如果保護度不高，原來三年的壽命現在只能是一年。澳大利亞和英國的光伏戶用系統，很多問題都出在SOC。SOC單純搭配鉛酸電池，應用工作的效果比較差。光儲一體系統目前有最大的問題，戶用的逆變器帶載能力非常強，這對溫度各方面的控制有很大的要求。

解決的方法是充放電效率上通過軟開關技術的應用。冷卻系統，目前不管是并網逆變器還是儲能逆變器都會應用。而電池壽命就是光儲一體的壽命，因為電池的壽命占光儲一體的成本很多。目前業內的鉛酸電池SOC計算方法有一定的提升空間，后續需要繼續研發。

微電網應用

特變電工西安電氣科技有限公司智能微網產品線總經理郝翔：我們認為園區建設微電網是解決園區供能問題的有效手段。

針對園區級微電網的網絡架構，我們可以提供云上的數據接入和分析。中間層是管理系統負責微電網的系統管理。交直流混合的微電網，如果采用能源路由器，那可以替代微電網里的中央控制器和能源管理系統。微電網的負荷情況不同，園區的生產情況不同，所以要建立定制化的微電網，需要根據負荷情況分析如何做容量配備和分析設計。能源路由器要為所有的設備提供接口，包括交流和直流的接口，高壓和低壓的接口。我們認為能源路由器可以接到光電和風電等設備。

能源路由器的本質是電力電子設備，以前是電力電子變壓器。從技術路線可以看出，直流的想有點變化很困難，采用銅和鐵做變壓器可以實現電氣的隔離和絕緣。到目前為止交流也是現在電網的主要架構。器件技術發展非常快，現在做電力電子變壓器時可以把性能技術指標做到和變壓器匹配的層面，實現電能和信息的互動，實現用戶友好接口。同時重量會變輕，體積變小，無污染，實現多種電源的變化和結構匹配，實現交直流的匹配和高低壓的匹配。

碳化硅功率器件的工程化應用技術、雙有源橋電路的軟開關技術，還有高頻隔離、高功率密度設計技術，整體最大效率可以做到98.2%。作為交換設備需要有卓越的共性，采用分層分級的控制架構和綜合處理器，最終實現卓越的動態。我們提供集中式的高壓直接并網方案，還有直流回流型組串式高壓直接并網方案。傳統組串式的發電，光伏板通過逆變器和AC電纜才能上到交流電網。采用集成化的產品可以通過電子路由器，真正的實現大道至簡。光伏并網是高壓替代低壓，直流替代交流。我們在西安園區進行示范應用，一年多的數據測量可以做到98%以上，夜間待機損耗20W。

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