逆变器在光伏、储能、微电网系统中要如何创新?

12月6-7日,由中国光伏行业协会主办的“逆变器数字化技术变革论坛”在北京召开。论坛主要探讨全球逆变器先进技术的发展方向,并邀请了世界资源研究所EricMartinot教授介绍加州逆变器技术标准和分布式光伏并网模式。逆变器在光伏、储能、微电网系统当中均起到承上启下的“中枢”作用,对系统的发电能力、安
Admin     2017-12-8 10:11:33
  12月6-7日,由中国光伏行业协会主办的“逆变器数字化技术变革论坛”在北京召开。论坛主要探讨全球逆变器先进技术的发展方向,并邀请了世界资源研究所EricMartinot教授介绍加州逆变器技术标准和分布式光伏并网模式。逆变器在光伏、储能、微电网系统当中均起到承上启下的“中枢”作用,对系统的发电能力、安全性和可靠性至关重要。同时,在数字化时代下,多能互补的智能电网也对逆变器智能化提出了新的要求。能见eknower持续关注能源消费应用端,由此在本次论坛中挑选了关于逆变器在应用端的发展方向等重要内容以及几家不错的创新公司,分享给读者。
  能见App对本次大会进行了全程会议直播。点击“阅读原文”可查看本次论坛所有报告内容。

  智能逆变器



  世界资源研究所EricMartinot教授:加州成立了智能逆变器工作组,制定标准工作主要分为三个阶段,第一阶段是电压与频率;第二阶段是数据通讯与互联;第三阶段是提高电网灵活性,包括支持聚合批发或辅助市场。
  加州批发市场是每5-15分钟调整一次报价,如果有非常大的电力公司,那么可以参与到市场中进行竞价,卖出电量。如果你是比较小的发电站,小的太阳能发电器怎么办?你不能以个人的身份参与到批发市场中,但如果有100兆瓦的发电人员聚集在一起就可以参与市场进行竞价。谁聚合100个小型的1兆瓦发电站,让他们进入发电市场?我们把这样的公司叫做聚合公司,所谓的聚合公司会控制100个光伏发电器,收到电费后分发给100个人。这类型公司在批发市场和个人方面起到非常重要的桥梁作用。
  批发市场的利润不高,价格较低。辅助市场比批发市场利润空间更高一些。辅助市场是平和性的应急市场,假如出于某种原因,普通市场在15分钟内没有那么多电力供应或者出现应急突发事件,比如电缆断了。那么就可以启动辅助市场,确保在某个时间段有足够电量供应。辅助市场是非常快速的市场,可能是几分钟或几小时。如果你愿意参与到辅助市场,它的价格会更高一点,但肯定得有很多电量才行。不过目前还没有启动辅助市场,这是试验性的想法。
  南加州的Enernoc公司是南加州所有电力公司最具有创新精神的,他们投资供应需求项目,希望能够降低配电系统中的新投资需求。消费者自己可以实现峰值调整,如果把蓄电池储能的系统放在配电系统中,如何能够帮助你降低峰值需求?假设在一天的峰值点,储能应该在发电而不是在耗电。按理论讲,如果让能源储备系统存在且降低需求,那应该有相关软件的算法,让我们可以在一天的峰值中一直是发电而不是耗电。Enernoc公司有比较好的案例。

  电动汽车充电应用



  浙江万马新能源有限公司研究院院长吴连日:大家希望充电的过程价格越低,越来越智能化,到哪里都可以充,并且绝对安全化。电动汽车充电的特点是小型储能智慧调度,要快速、定向、定量,而且一定是多点供应。解决思路就是分布式新能源与微电网。
  对于电动汽车充电,我们需要城市智慧能源调度系统,小微性的储能系统,结合大型的储能,来满足所有电动汽车的出行充电需求,这是比较漫长的发展过程。电动汽车的V2G技术,技术本身是成熟的,因为逆变器有很多专家,现在小型逆变器已经非常成熟。对我们而言,问题不在于技术,而是应用和经济。出租车一天充两次电,目前最好的是两年换一次电池。如果做储能的话,那成本非常高,波谷峰差价很大,目前不可能利用电动汽车的电池做储能。
  目前最大的难题是充电连接器,国家标准的充电连接器最大电流是252,不能满足五分钟充电需求。满足400和500是非常重要的,优化充电枪和充电连接器的重量,尽量减少发热和热安全问题。
  我们考虑太阳能和风能交直流转化问题,太阳能直接通过太阳能控制器给电动汽车充电,不进行转化。风能通过储能,这里指的风能是小功率的直流风机。通过这种模式形成直流母线和交流母线。直流母线是给直流充电器直接供电,通过储能直接供过去。在电动车充电量很小的情况下,通过建立太阳能储能站,可以覆盖很多周边的小区充电站。每一个充电站距离比较近的情况下,直接利用直流进行供电,不需要交流供电。直流供电以后形成传输网络,多储能与母线并联。目前电动汽车的量很少,一个小时内可能就是一两台车,而小区只有一个桩。每一个桩都得进行后台管理,所以要用过一个中心管理系统,通过4G或3G网络的模式,把分布式站点连接起来统一管理,形成小型的容量调度中心。

  家庭储能系统



  远景能源科技有限公司光伏软件解决方案总监黄学洪:我就通过Sonnen的模式讲一下远景的探索,同时也希望把Sonnen的模式带到光伏领域进行应用。
  Sonnen是全球最大的家庭储能系统提供商,目前在全球安装了2万多套家庭储能系统,被特斯拉列为在储能领域全球最大的竞争对手。但是sonnen公司其实只有二百人的团队,而且主要专注于做电池研发和系统研究。那他们怎么实现的这样成绩呢?这跟我们EnOS系统平台的大力支持是分不开的。
  简单用一句话来说就是EnOS提供了平台和连接,帮助Sonnen实现更快速方便的设备连接和软件开发,以及帮助他们拓展了新的商业模式。EnOS为Sonnen提供了整个物联网底层架构,并将其接近两万套设备的数据成功接入至EnOS平台,通过提供平台服务,包括基于平台上的一些开发组件,降低了Sonnen60%的软件开发成本,实现了储能、用电侧应用高质高效的开发和迭代。
  Sonnen社区是把所有用Sonnen电池的用户通过平台形成一个社区,社区成员有的只有储能设备,有的可能有家庭的户用光伏加储能,而Sonnen社区将分散式能源组成了一个分布式的能源共享网络。所有电池系统统一接受平台控制,通过与大电网对接,接收大电网反馈的电力。同时把电能反馈到其它社区成员,平台通过家庭的用电情况实现精准交易,最终能让加入社区的成员实现100%的能源自给。社区成员晚上用电,照样可以享受免费的电力服务。在德国,Sonnen通过现有的数千个分散式储能系统,组成了庞大的虚拟能源池,直接承接电网电力的调峰调频需求。可以在几秒钟响应电网高峰波动,高峰时把电吸进来,低谷时再把储能的电释放出来,真正实现电网调峰。原先加入社区的成员,因为他也参与电力调峰中,社区成员也享受到收益。Sonnen在大数据的支持下也打造了家庭能源管理中心,EnOS平台提供底层自由接入的接口,保证用电和发电所有设备都方便的接进来,实现智能用电管理中心。因为有了完整的系统,Sonnen正在形成完整地设备与设备,设备与人,通过设备实现人与人之间的能源Facebook。
  在光伏领域,基于EnOS平台我们也有一款领域应用阿波罗光伏。阿波罗光伏在大数据方面,主要有两个方面探索,一个是Ensight,通过智能识别设备损失再推送运维的建议,帮助用户真正实现“傻瓜式”的运维。我们都知道光伏数据质量不是特别好,Ensight在一开始就做了3层的数据质量筛选,然后将真正可靠的数据拿出来做大数据分析,最终精细到逆变器的损失分解,从而精准地定位每个损失的原因。目前市面主流逆变器都已经实现接入到我们系统平台,而且像阳光、兆能等厂家的设备到我们平台已经可以实现一键接入。

  光储一体化中逆变器的应用



  宁波锦浪新能源科技股份有限公司技术总工余文俊:现在市面上有很多户用系统,锦浪或其它家的逆变器都做组串式的户用储能逆变器。市面上通用的方案是共交流母线方案,共直流母线方案。共交流母线方案,在转化时需要交直流转化的次数增多,增加两个逆变器成本会更高,断网的状态下会造成光伏浪费。共直流母线方案,则集成电池重放电控制和管理,智能切换工作状态,能够减少光伏电站对电网的影响。
  目前做光储一体逆变器碰到很多技术难点,现在最大的问题就是效率。整体系统效率在80%多,我写95%是纯粹的直流和逆变器储能的状态下直流到直流的转化效率是95%,相对还有提升空间。其它的损耗能量大部分变成热量,直流到直流转化的区域,因为损耗比较多,温升非常高。所以对热设计有非常高的要求。目前光储一体的逆变器大部分都没有温度补偿功能,温度补偿对电池的寿命有非常大的要求。我们用铅酸电池时,铅酸电池本身寿命影响很大,如果保护度不高,原来三年的寿命现在只能是一年。澳大利亚和英国的光伏户用系统,很多问题都出在SOC。SOC单纯搭配铅酸电池,应用工作的效果比较差。光储一体系统目前有最大的问题,户用的逆变器带载能力非常强,这对温度各方面的控制有很大的要求。
  解决的方法是充放电效率上通过软开关技术的应用。冷却系统,目前不管是并网逆变器还是储能逆变器都会应用。而电池寿命就是光储一体的寿命,因为电池的寿命占光储一体的成本很多。目前业内的铅酸电池SOC计算方法有一定的提升空间,后续需要继续研发。

  微电网应用



  特变电工西安电气科技有限公司智能微网产品线总经理郝翔:我们认为园区建设微电网是解决园区供能问题的有效手段。
  针对园区级微电网的网络架构,我们可以提供云上的数据接入和分析。中间层是管理系统负责微电网的系统管理。交直流混合的微电网,如果采用能源路由器,那可以替代微电网里的中央控制器和能源管理系统。微电网的负荷情况不同,园区的生产情况不同,所以要建立定制化的微电网,需要根据负荷情况分析如何做容量配备和分析设计。能源路由器要为所有的设备提供接口,包括交流和直流的接口,高压和低压的接口。我们认为能源路由器可以接到光电和风电等设备。
  能源路由器的本质是电力电子设备,以前是电力电子变压器。从技术路线可以看出,直流的想有点变化很困难,采用铜和铁做变压器可以实现电气的隔离和绝缘。到目前为止交流也是现在电网的主要架构。器件技术发展非常快,现在做电力电子变压器时可以把性能技术指标做到和变压器匹配的层面,实现电能和信息的互动,实现用户友好接口。同时重量会变轻,体积变小,无污染,实现多种电源的变化和结构匹配,实现交直流的匹配和高低压的匹配。
  碳化硅功率器件的工程化应用技术、双有源桥电路的软开关技术,还有高频隔离、高功率密度设计技术,整体最大效率可以做到98.2%。作为交换设备需要有卓越的共性,采用分层分级的控制架构和综合处理器,最终实现卓越的动态。我们提供集中式的高压直接并网方案,还有直流回流型组串式高压直接并网方案。传统组串式的发电,光伏板通过逆变器和AC电缆才能上到交流电网。采用集成化的产品可以通过电子路由器,真正的实现大道至简。光伏并网是高压替代低压,直流替代交流。我们在西安园区进行示范应用,一年多的数据测量可以做到98%以上,夜间待机损耗20W。

  为进一步强化能源创新属性,加大能源创新资讯的报道力度,6月能见App改版,新增售电、家庭光伏、储能三个固定栏目,分别有专门的研究员负责及时发布各地最新的政策消息、公司新闻、行业动态,以上三个领域的行业从业人员通过能见App可以第一时间了解到行业重要资讯。

来自:能见Eknower






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