逆變器在光伏、儲能、微電網(wǎng)系統(tǒng)中要如何創(chuàng)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(yè)協(xié)會主辦的逆變器數(shù)字化技術(shù)變革論壇在北京召開。論壇主要探討全球逆變器先進技術(shù)的發(fā)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)和分布式光伏并

12月6-7日，由中國光伏行業(yè)協(xié)會主辦的“逆變器數(shù)字化技術(shù)變革論壇”在北京召開。論壇主要探討全球逆變器先進技術(shù)的發(fā)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)和分布式光伏并網(wǎng)模式。逆變器在光伏、儲能、微電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中均起到承上啟下的“中樞”作用，對系統(tǒng)的發(fā)電能力、安全性和可靠性至關(guān)重要。同時，在數(shù)字化時代下，多能互補的智能電網(wǎng)也對逆變器智能化提出了新的要求。能見eknower持續(xù)關(guān)注能源消費應(yīng)用端，由此在本次論壇中挑選了關(guān)于逆變器在應(yīng)用端的發(fā)展方向等重要內(nèi)容以及幾家不錯的創(chuàng)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(biāo)準(zhǔn)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(shù)據(jù)通訊與互聯(lián);第三階段是提高電網(wǎng)靈活性，包括支持聚合批發(fā)或輔助市場。

加州批發(fā)市場是每5-15分鐘調(diào)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(fā)電站，小的太陽能發(fā)電器怎么辦?你不能以個人的身份參與到批發(fā)市場中，但如果有100兆瓦的發(fā)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(fā)電站，讓他們進入發(fā)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(fā)電器，收到電費后分發(fā)給100個人。這類型公司在批發(fā)市場和個人方面起到非常重要的橋梁作用。

批發(fā)市場的利潤不高，價格較低。輔助市場比批發(fā)市場利潤空間更高一些。輔助市場是平和性的應(yīng)急市場，假如出于某種原因，普通市場在15分鐘內(nèi)沒有那么多電力供應(yīng)或者出現(xiàn)應(yīng)急突發(fā)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(yīng)。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(chuàng)新精神的，他們投資供應(yīng)需求項目，希望能夠降低配電系統(tǒng)中的新投資需求。消費者自己可以實現(xiàn)峰值調(diào)整，如果把蓄電池儲能的系統(tǒng)放在配電系統(tǒng)中，如何能夠幫助你降低峰值需求?假設(shè)在一天的峰值點，儲能應(yīng)該在發(fā)電而不是在耗電。按理論講，如果讓能源儲備系統(tǒng)存在且降低需求，那應(yīng)該有相關(guān)軟件的算法，讓我們可以在一天的峰值中一直是發(fā)電而不是耗電。Enernoc公司有比較好的案例。

電動汽車充電應(yīng)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(diào)度，要快速、定向、定量，而且一定是多點供應(yīng)。解決思路就是分布式新能源與微電網(wǎng)。

對于電動汽車充電，我們需要城市智慧能源調(diào)度系統(tǒng)，小微性的儲能系統(tǒng)，結(jié)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(fā)展過程。電動汽車的V2G技術(shù)，技術(shù)本身是成熟的，因為逆變器有很多專家，現(xiàn)在小型逆變器已經(jīng)非常成熟。對我們而言，問題不在于技術(shù)，而是應(yīng)用和經(jīng)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(biāo)準(zhǔn)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(yōu)化充電槍和充電連接器的重量，盡量減少發(fā)熱和熱安全問題。

我們考慮太陽能和風(fēng)能交直流轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化。風(fēng)能通過儲能，這里指的風(fēng)能是小功率的直流風(fēng)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(qū)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(wǎng)絡(luò)，多儲能與母線并聯(lián)。目前電動汽車的量很少，一個小時內(nèi)可能就是一兩臺車，而小區(qū)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(tǒng)，通過4G或3G網(wǎng)絡(luò)的模式，把分布式站點連接起來統(tǒng)一管理，形成小型的容量調(diào)度中心。

家庭儲能系統(tǒng)

遠景能源科技有限公司光伏軟件解決方案總監(jiān)黃學(xué)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(lǐng)域進行應(yīng)用。

Sonnen是全球最大的家庭儲能系統(tǒng)提供商，目前在全球安裝了2萬多套家庭儲能系統(tǒng)，被特斯拉列為在儲能領(lǐng)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(fā)和系統(tǒng)研究。那他們怎么實現(xiàn)的這樣成績呢?這跟我們EnOS系統(tǒng)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(xiàn)更快速方便的設(shè)備連接和軟件開發(fā)，以及幫助他們拓展了新的商業(yè)模式。EnOS為Sonnen提供了整個物聯(lián)網(wǎng)底層架構(gòu)，并將其接近兩萬套設(shè)備的數(shù)據(jù)成功接入至EnOS平臺，通過提供平臺服務(wù)，包括基于平臺上的一些開發(fā)組件，降低了Sonnen 60%的軟件開發(fā)成本，實現(xiàn)了儲能、用電側(cè)應(yīng)用高質(zhì)高效的開發(fā)和迭代。

Sonnen社區(qū)是把所有用Sonnen電池的用戶通過平臺形成一個社區(qū)，社區(qū)成員有的只有儲能設(shè)備，有的可能有家庭的戶用光伏加儲能，而Sonnen社區(qū)將分散式能源組成了一個分布式的能源共享網(wǎng)絡(luò)。所有電池系統(tǒng)統(tǒng)一接受平臺控制，通過與大電網(wǎng)對接，接收大電網(wǎng)反饋的電力。同時把電能反饋到其它社區(qū)成員，平臺通過家庭的用電情況實現(xiàn)精準(zhǔn)交易，最終能讓加入社區(qū)的成員實現(xiàn)100%的能源自給。社區(qū)成員晚上用電，照樣可以享受免費的電力服務(wù)。在德國，Sonnen通過現(xiàn)有的數(shù)千個分散式儲能系統(tǒng)，組成了龐大的虛擬能源池，直接承接電網(wǎng)電力的調(diào)峰調(diào)頻需求。可以在幾秒鐘響應(yīng)電網(wǎng)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(xiàn)電網(wǎng)調(diào)峰。原先加入社區(qū)的成員，因為他也參與電力調(diào)峰中，社區(qū)成員也享受到收益。Sonnen在大數(shù)據(jù)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(fā)電所有設(shè)備都方便的接進來，實現(xiàn)智能用電管理中心。因為有了完整的系統(tǒng)， Sonnen正在形成完整地設(shè)備與設(shè)備，設(shè)備與人，通過設(shè)備實現(xiàn)人與人之間的能源Facebook。

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

光儲一體化中逆變器的應(yīng)用

寧波錦浪新能源科技股份有限公司技術(shù)總工余文俊：現(xiàn)在市面上有很多戶用系統(tǒng)，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(zhuǎn)化時需要交直流轉(zhuǎn)化的次數(shù)增多，增加兩個逆變器成本會更高，斷網(wǎng)的狀態(tài)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(tài)，能夠減少光伏電站對電網(wǎng)的影響。

目前做光儲一體逆變器碰到很多技術(shù)難點，現(xiàn)在最大的問題就是效率。整體系統(tǒng)效率在80%多，我寫95%是純粹的直流和逆變器儲能的狀態(tài)下直流到直流的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化的區(qū)域，因為損耗比較多，溫升非常高。所以對熱設(shè)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(xiàn)在只能是一年。澳大利亞和英國的光伏戶用系統(tǒng)，很多問題都出在SOC。SOC單純搭配鉛酸電池，應(yīng)用工作的效果比較差。光儲一體系統(tǒng)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(guān)技術(shù)的應(yīng)用。冷卻系統(tǒng)，目前不管是并網(wǎng)逆變器還是儲能逆變器都會應(yīng)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(yè)內(nèi)的鉛酸電池SOC計算方法有一定的提升空間，后續(xù)需要繼續(xù)研發(fā)。

微電網(wǎng)應(yīng)用

特變電工西安電氣科技有限公司智能微網(wǎng)產(chǎn)品線總經(jīng)理郝翔：我們認(rèn)為園區(qū)建設(shè)微電網(wǎng)是解決園區(qū)供能問題的有效手段。

針對園區(qū)級微電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，我們可以提供云上的數(shù)據(jù)接入和分析。中間層是管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)微電網(wǎng)的系統(tǒng)管理。交直流混合的微電網(wǎng)，如果采用能源路由器，那可以替代微電網(wǎng)里的中央控制器和能源管理系統(tǒng)。微電網(wǎng)的負(fù)荷情況不同，園區(qū)的生產(chǎn)情況不同，所以要建立定制化的微電網(wǎng)，需要根據(jù)負(fù)荷情況分析如何做容量配備和分析設(shè)計。能源路由器要為所有的設(shè)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(rèn)為能源路由器可以接到光電和風(fēng)電等設(shè)備。

能源路由器的本質(zhì)是電力電子設(shè)備，以前是電力電子變壓器。從技術(shù)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(xiàn)電氣的隔離和絕緣。到目前為止交流也是現(xiàn)在電網(wǎng)的主要架構(gòu)。器件技術(shù)發(fā)展非常快，現(xiàn)在做電力電子變壓器時可以把性能技術(shù)指標(biāo)做到和變壓器匹配的層面，實現(xiàn)電能和信息的互動，實現(xiàn)用戶友好接口。同時重量會變輕，體積變小，無污染，實現(xiàn)多種電源的變化和結(jié)構(gòu)匹配，實現(xiàn)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(yīng)用技術(shù)、雙有源橋電路的軟開關(guān)技術(shù)，還有高頻隔離、高功率密度設(shè)計技術(shù)，整體最大效率可以做到98.2%。作為交換設(shè)備需要有卓越的共性，采用分層分級的控制架構(gòu)和綜合處理器，最終實現(xiàn)卓越的動態(tài)。我們提供集中式的高壓直接并網(wǎng)方案，還有直流回流型組串式高壓直接并網(wǎng)方案。傳統(tǒng)組串式的發(fā)電，光伏板通過逆變器和AC電纜才能上到交流電網(wǎng)。采用集成化的產(chǎn)品可以通過電子路由器，真正的實現(xiàn)大道至簡。光伏并網(wǎng)是高壓替代低壓，直流替代交流。我們在西安園區(qū)進行示范應(yīng)用，一年多的數(shù)據(jù)測量可以做到98%以上，夜間待機損耗20W。

為進一步強化能源創(chuàng)新屬性，加大能源創(chuàng)新資訊的報道力度，6月能見App改版，新增售電、家庭光伏、儲能三個固定欄目，分別有專門的研究員負(fù)責(zé)及時發(fā)布各地最新的政策消息、公司新聞、行業(yè)動態(tài)，以上三個領(lǐng)域的行業(yè)從業(yè)人員通過能見App可以第一時間了解到行業(yè)重要資訊。

責(zé)任編輯：lixin

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