分布式光伏电站逆变器关键技术探讨课件

12024/6/17www.G Growatt powering tomorrow分布式光伏分布式光伏电电站逆站逆变变器关器关键键技技术术探探讨课讨课件件22024/6/17www.G Growatt powering tomorrow分布式光伏分布式光伏电电站逆站逆变变器关器关键键技技术术探探讨课讨课件件32024/6/17www.G Growatt powering tomorrow分布式光伏电站并网技术分布式光伏电站并网技术p目录目录l一、光伏分布式概念和应用特点一、光伏分布式概念和应用特点l二、光伏分布式并网方案和技术点二、光伏分布式并网方案和技术点l三、相关案例介绍以及逆变器选型分析三、相关案例介绍以及逆变器选型分析分布式光伏分布式光伏电电站并网技站并网技术术目目录录一、光伏分布式概念和一、光伏分布式概念和应应用特点用特点42024/6/17www.G Growatt powering tomorrow一、分布式光伏一、分布式光伏p关键词：从分布式新能源发电的发展规律出发，根据电网网架结构和电力负荷电网网架结构和电力负荷特点，因地制宜发展城市分布式新能源发电城市分布式新能源发电，所发电量主要由当地用户自用或在本地电网内消纳当地用户自用或在本地电网内消纳。探索适应发布是新能源发电的政策机制，建立用户侧分布式发电与电网供电用户侧分布式发电与电网供电相互竞争的政策和管理机制，提高分布式发电的市场竞争力。分布式发电的市场竞争力。p光伏与分布式的契合点：l1.太阳能发电本身具有分布式的特点（有阳光的地方就能发电）；l2.光伏的转换效率低（分布式靠近负荷，大大降低电能在传输线路上的损耗）一、分布式光伏关一、分布式光伏关键词键词：光伏与分布式的契合点：光伏与分布式的契合点：52024/6/17www.G Growatt powering tomorrow一、分布式光伏应用特点一、分布式光伏应用特点p高度分布式的太阳能在发电项目的使用和管理上有更强的优势高度分布式的太阳能在发电项目的使用和管理上有更强的优势一、分布式光伏一、分布式光伏应应用特点高度分布式的太阳能在用特点高度分布式的太阳能在发电项发电项目的使用和管目的使用和管62024/6/17www.G Growatt powering tomorrow一、分布式光伏应用特点一、分布式光伏应用特点p分布式监控带来的优势分布式监控带来的优势一、分布式光伏一、分布式光伏应应用特点分布式用特点分布式监监控控带带来的来的优势优势72024/6/17www.G Growatt powering tomorrow二、分布式光伏并网方案二、分布式光伏并网方案1.基于基于10kV35kV中中压并网的分布式光伏压并网的分布式光伏电站电站(1MW)设计概图设计概图特点：a.运用集中式光伏逆变器(100kW)，直接并网入中压b.管理简单，无需分布式监控适用于地面电站或特别屋顶电站(超大屋顶、靠近变电站、建筑负荷小)二、分布式光伏并网方案二、分布式光伏并网方案1.基于基于10kV35kV中中压压并网并网82024/6/17www.G Growatt powering tomorrow二、分布式光伏并网方案二、分布式光伏并网方案2.基于基于380V低压并网低压并网的分布式光伏电站的分布式光伏电站(1MW)设计概图设计概图特点：a.运用组串式光伏逆变器(1kVto60kVb.可接受电压变化范围可接受电压变化范围由发电单元的开关操作导致的最大电压变化不能超过：1.且3分钟内为2%的次数不超过一次。在同一个电网连接点，一个或多个发电设备同时断开时，电网每一个点的电压变化限值为c.长期电压闪烁长期电压闪烁在连接点连接一个或多个发电设备的评估，长期电压闪烁强度不能超过以下限值：Plt0.46二、分布式光伏并网技二、分布式光伏并网技术术点点BDEW简简介：中介：中压压并网并网标标准准122024/6/17www.G Growatt powering tomorrow二、分布式光伏并网技术点二、分布式光伏并网技术点1.BDEW简介：中压并网标准简介：中压并网标准d.谐波和交互谐波：谐波和交互谐波：如果中压电网只有一个连接点，这个连接点的允许的谐波电流由表table2.4.3-1中的谐波电流izul乘此连接点的短路功率确定：1.如果多个设备连接到同一个连接点，那么谐波电流由以下确定：其中SA为设备的视在连接功率，SGesamt为此连接点的总的可连接的或计划输入功率。由相同类型的发电单元组成的发电设备，可用，对于由不同类型的发电单元组成的发电设备，这里只能做一个粗糙的评估。二、分布式光伏并网技二、分布式光伏并网技术术点点BDEW简简介：中介：中压压并网并网标标准准132024/6/17www.G Growatt powering tomorrow二、分布式光伏并网技术点二、分布式光伏并网技术点1.BDEW简介：中压并网标准简介：中压并网标准e.缺峰补偿：缺峰补偿：相对缺峰补偿深度dkom不超过：dkom=2.5%(dkom=Ukom/cwithc=peakvalueoftheagreedservicevoltageUc).f.集中纹波控制：集中纹波控制：1.不允许产生不可接受的干扰电压，特别是以下情况需要考虑：-频率与地方应用的纹波控制频率相符或接近的发电设备产生的烦扰电压不能超过0.1%Uc.-频率为地方应用的纹波控制频率的100Hz，不能超过0.3%Uc。g.重连重连1.只有当电网的电压至少为95%Uc,频率为47.5Hz50.05Hz时，才允许连接或重新连接发电设备。对于连接功率超过1MVA的发电设备，在触发保护断开装置之后，重新连接发电设备与电网时，有功功率增加速率不能超过每分钟10%PAV.二、分布式光伏并网技二、分布式光伏并网技术术点点BDEW简简介：中介：中压压并网并网标标准准142024/6/17www.G Growatt powering tomorrow二、分布式光伏并网技术点二、分布式光伏并网技术点1.BDEW简介：中压并网标准简介：中压并网标准h.低电压穿越：低电压穿越：根据TransmissionCode2007，section3.3.13.5，type-2发电设备应用以下条件：注：U指三个线对线电压的最低值。1.a)在电压跌落到0%Uc，时间150ms时，发电单元不得离网；b)蓝线以下不要求一定要连接电网；c)电压跌落到线1以上的值时，不能导致不稳定或离网d)如果电压跌落到线1和线2之间，发电单元不得离网，与电网操作者协商，可馈入短路电流。如果发电设备连接要求，可以改变线2.如果发电设备能2s再同步，允许短时间离网，最后，在再同步后，有功功率必须至少以10%额定功率每秒的变化率增加。.二、分布式光伏并网技二、分布式光伏并网技术术点点BDEW简简介：中介：中压压并网并网标标准准152024/6/17www.G Growatt powering tomorrow二、分布式光伏并网技术点二、分布式光伏并网技术点1.BDEW简介：中压并网标准简介：中压并网标准i.有功功率输出：有功功率输出：发电设备必须能以最大一步减少10%额定有功功率的速率减少有功功率，必须能在任何工作条件和任何工作点都能达到电网操作这指定的功率点。目标值一般有步骤或无步骤的预设，与额定有功功率的百分比相对应。到目前为止，目标值100%/60%/30%/0%被证明是有效的。电网操作者不能干扰发电设备的控制，他仅对信号负责。由设备操作者负责实施功率减小，功率减小必须没有时延，最多在1min内达到相应的目标值。减小到10%有功功率额定值时，不允许自动离网；低于10%时，可以离网。当频率超过50.2Hz时，发电单元必须减小瞬时的有功功率斜率为40%PM/Hz.如果频率50.05Hz，只要实际频率不超过50.2Hz，有功功率可以重新增加.二、分布式光伏并网技二、分布式光伏并网技术术点点BDEW简简介：中介：中压压并网并网标标准有效的。准有效的。电电162024/6/17www.G Growatt powering tomorrow二、分布式光伏并网技术点二、分布式光伏并网技术点1.BDEW简介：中压并网标准简介：中压并网标准j.无功功率：无功功率：发电设备的无功功率输出符合功率因数至少为如果偏离值与上述有偏差，用户需参考箭头系统。对于有功功率输出，由电网操作者在变电站指定固定的无功功率值或通过远程控制指定可调节的值，设置的值为：a)固定的有功功率因数cos或b)有功功率因数cos(P)或c)固定的无功功率MVar或d)无功功率/电压特性Q(U).如果电网操作者设定了一条特性曲线，那么从曲线得到的任何无功功率都必须自适应获得，如下：-对于cos(P)在10秒内获得，-对于Q(U)特性曲线，在10秒到1分钟之内调节获得。为了减少在有功功率馈入波动时产生电压跳变，应选择连续图形和有限斜率的特性曲线。二、分布式光伏并网技二、分布式光伏并网技术术点点BDEW简简介：中介：中压压并网并网标标准准对对于有功功于有功功172024/6/17www.G Growatt powering tomorrow二、分布式光伏并网技术点二、分布式光伏并网技术点1.BDEW简介：中压并网标准简介：中压并网标准k.保护装置：保护装置：根据DINVDE0101，在电气设备中，必须提供短路清除的自动装置。保护断开装置的设定值假定为保护装置和开关装置的固有反应时间的总和，不能超过100ms。且可调。频率在47.5Hz51.5Hz之间时，不允许自动从电网断开，除非电网操作者指定了其它值。如果频率低于47.5Hz，或超过51.5Hz，发电单元必须立即自动从电网断开。-在转换点的初级保护断开装置的推荐设置值(上)-在电网连接点的保护断开装置的推荐设置值(中)1.-在变压器高压或低压边的发电单元的保护断开装置的推荐设置值（下）。.二、分布式光伏并网技二、分布式光伏并网技术术点点BDEW简简介：中介：中压压并网并网标标准准182024/6/17www.G Growatt powering tomorrow二、分布式光伏并网技术点二、分布式光伏并网技术点2.电压波动问题及解决方案电压波动问题及解决方案理论来说，电网系统线路在传输线路长度小于100km时，可等效为感性系统。不考虑线路损耗，有功和无功的传输取决于线路两端的电压幅值和相角。我们可计算受电端有计算送点端有21 G2 G1光伏系统受光照强度等气候条件影响，在阳光较好的情况下，光伏逆变器按照最大有功功率输出，会影响接入点的电网电压。电网电压波动会对电网的运行造成负面影响。二、分布式光伏并网技二、分布式光伏并网技术术点点2.电压电压波波动问题动问题及解决方案及解决方案192024/6/17www.G Growatt powering tomorrow二、分布式光伏并网技术点二、分布式光伏并网技术点2.电压波动问题及解决方案电压波动问题及解决方案功率传输根据公式，传输有功功率需要无功功率的支撑。如果有功功率增加，在保持电压幅值不变的情况下，必须增大 ，那么 减小，增大,从而所需无功功率 增加。结论：结论：要在恒定电压下输送更多的有功，此时需要支撑的无功也就更多；要在恒定电压下输送更多的有功，此时需要支撑的无功也就更多；如果无功支撑不足，则会引起电压发生变化。如果无功支撑不足，则会引起电压发生变化。故逆变器须具备无功补偿技术，在检测到逆变器并网点电压变化时，能快速准确的调整无功输出，来抑制逆变器系统对于并网接入点的影响，从而能够较快的调节整个电网的电压不会有太大波动。二、分布式光伏并网技二、分布式光伏并网技术术点点2.电压电压波波动问题动问题及解决方案及解决方案202024/6/17www.G Growatt powering tomorrow二、分布式光伏并网技术点二、分布式光伏并网技术点2.电压波动问题及解决方案电压波动问题及解决方案校正电网母线电压下左图为三相市电电网及逆变器并网仿真模型，图中红色圆圈处PCC(PointofCommonCoupling)为逆变器并网接入点，电网系统到接入点存在感性阻抗即(Gridimpedance),在0.5S左右加入无功补偿控制，仿真波形如下右图。.二、分布式光伏并网技二、分布式光伏并网技术术点点2.电压电压波波动问题动问题及解决方案及解决方案212024/6/17www.G Growatt powering tomorrow二、分布式光伏并网技术点二、分布式光伏并网技术点2.电压波动问题及解决方案电压波动问题及解决方案校正电网母线电压逆变器接入点线电压有效值变化及电网电压有效值在0.5s放大图（下左）和逆变器输出电流变化波形(下右)从仿真波形看出，如果逆变器只输出有功的情况下，电网接入点电压会被抬升至386V左右；运用无功补偿技术,在对PCC电位进行无功补偿的基础上，加入控制算法(如图中在0.5S的波形变化)，能够将电压在一个市电周期之内（0.02S）稳定到市电电压额定值381V左右。二、分布式光伏并网技二、分布式光伏并网技术术点点2.电压电压波波动问题动问题及解决方案及解决方案222024/6/17www.G Growatt powering tomorrow二、分布式光伏并网技术点二、分布式光伏并网技术点2.电压波动问题及解决方案电压波动问题及解决方案低电压穿越运用无功补偿技术，同时能够实现低电压穿越功能。1.每半周期侦测一次市电有效值，并结合市电波形侦测，最快在5ms内侦测到市电低压状况；2.采用d-q变换，并动态的分配Id和Iq，市电正常时，提供Id，发生低电压时，迅速转化成提供Iq，使逆变不会发生过载，提供虚功的同时保护逆变器；3.能够快速的提供满载虚功电流，支撑市电电压.二、分布式光伏并网技二、分布式光伏并网技术术点点2.电压电压波波动问题动问题及解决方案及解决方案232024/6/17www.G Growatt powering tomorrow二、分布式光伏并网技术点二、分布式光伏并网技术点2.电压波动问题及解决方案电压波动问题及解决方案低电压穿越实测，满载时，市电电压从230V跌落到180V/120/0V，逆变器在1020ms内作出响应，输出对应的虚功电流，Bus电压保持平稳，逆变器输出未出现过载。虚功电流支撑了市电电压，等待电网故障的恢复二、分布式光伏并网技二、分布式光伏并网技术术点点2.电压电压波波动问题动问题及解决方案及解决方案242024/6/17www.G Growatt powering tomorrow二、分布式光伏并网技术点二、分布式光伏并网技术点2.电压波动问题及解决方案电压波动问题及解决方案无功补偿技术我们可以对逆变器进行设定，电压波动+/-10%之内时，不发出无功；在电压波动-10%时，必须产生无功功率进行低电压穿越；电压波动在10%20%之间，必须产生无功功率校正电网母线电压。注：以上值可根据电网公司要求，或者项目实际情况来进行设定。调节时间：小于40ms；功率因数精度：+/-0.01；功率因数：+/-0.9；被动式调节，自动侦测电压波形来进行无功输出调节；可按电网公司要求的调整曲线来进行设定二、分布式光伏并网技二、分布式光伏并网技术术点点2.电压电压波波动问题动问题及解决方案及解决方案252024/6/17www.G Growatt powering tomorrow二、分布式光伏并网技术点二、分布式光伏并网技术点3.系统谐波和阻抗问题及解决方案系统谐波和阻抗问题及解决方案一般情况下，市场上光伏逆变器公司都标示自己的产品满载总体谐波畸变率THD小于3%，即向电网系统注入的谐波总量不会超过本身基波3%。当系统采用分布式并网即多台并网时，系统电网的谐波畸变率可以表示为：假定所有逆变器功率一样，谐波也一样，上述分析表示理论上系统如果是稳定的，当每台光伏逆变器满载总体谐波畸变率THD小于3%，那么所有光伏逆变器满载总体谐波畸变率小于3%。二、分布式光伏并网技二、分布式光伏并网技术术点点3.系系统谐统谐波和阻抗波和阻抗问题问题及解决方及解决方262024/6/17www.G Growatt powering tomorrow二、分布式光伏并网技术点二、分布式光伏并网技术点3.系统谐波和阻抗问题及解决方案系统谐波和阻抗问题及解决方案实际上由于多台光伏逆变器并网，系统还会存在引起系统不稳定因素。现对于单台逆变器进行分析，上图中单台逆变器中 为电感，为电容，假定 ，那么单台逆变器的系统方程 ，但是当我们考虑系统阻抗 时，系统方程变为可以看出系统存在谐振点，这样系统就可能由于谐振的问题导致谐波放大，不稳定点出现了(较小时系统仍然是稳定的)。多台光伏逆变器并联，系统阻抗会变为 ,随着逆变器的增多，系统阻抗便不可忽视；另外在一些乡村电网弱电网系统中，系统阻抗比较大，谐波导致的不稳定现象也相对更严重。二、分布式光伏并网技二、分布式光伏并网技术术点点3.系系统谐统谐波和阻抗波和阻抗问题问题及解决方及解决方272024/6/17www.G Growatt powering tomorrow二、分布式光伏并网技术点二、分布式光伏并网技术点3.系统谐波和阻抗问题及解决方案系统谐波和阻抗问题及解决方案成熟逆变器厂家，会加入控制算法来从本质上削减系统阻抗影响，使系统趋于稳定。上图是未加入控制算法的市电波形，可以看出系统波形出现振荡，代表着系统谐波有放大；下图加入控制算法之后，可以看到系统电流的振荡几乎没有，从而系统谐波没有被放大，系统处于稳定状态。结论：由于系统阻抗的存在，使光伏逆变器结论：由于系统阻抗的存在，使光伏逆变器存在不稳定因素，而且随着光伏逆变器并联存在不稳定因素，而且随着光伏逆变器并联的数目增多的数目增多(分布式特点分布式特点)，该系统阻抗会导，该系统阻抗会导致谐波发生放大，继而影响光伏发电系统的致谐波发生放大，继而影响光伏发电系统的稳定性。成熟厂家都有控制技术，能够彻底稳定性。成熟厂家都有控制技术，能够彻底消除此种不稳定现象。消除此种不稳定现象。二、分布式光伏并网技二、分布式光伏并网技术术点点3.系系统谐统谐波和阻抗波和阻抗问题问题及解决方及解决方282024/6/17www.G Growatt powering tomorrow二、分布式光伏并网技术点二、分布式光伏并网技术点4.其他技术点其他技术点分布式光伏电站电站对于逆变器还有其他的技术点要求：比如 保护装置，孤岛特性，纹波控制，EMC控制等；另外还有 远程监控技术，电网调度等二、分布式光伏并网技二、分布式光伏并网技术术点点4.其他技其他技术术点分布式光伏点分布式光伏电电站站电电292024/6/17www.G Growatt powering tomorrow三、逆变器选型分析三、逆变器选型分析p分布式电站宜使用组串式逆变器分布式电站宜使用组串式逆变器 a.投资回报更佳。380V用户侧并网，自发自用；整个系统成本增加少量的情况下，带来更好的发电收益。b.便利性更好。方便安装，维护。c.电网友好。被动式有功、无功调节，调节频率和电压（过压、欠压、零压）；可定义电压爬坡速度，稳定电网；多台并网的谐波问题已不是技术壁垒。d.监控技术。监控大量的电压点；远程调节逆变器，支持电网调配。10kV并网时宜使用集中式逆变器并网时宜使用集中式逆变器分布式电站中也会存在地面电站，或者自消耗负载低的大屋面电站。下页表格为以市场上一般StringInverter与CentralInverter在建筑屋顶的选型比较。三、逆三、逆变变器器选选型分析分布式型分析分布式电电站宜使用站宜使用组组串式逆串式逆变变器器302024/6/17www.G Growatt powering tomorrow三、逆变器选型分析三、逆变器选型分析三、逆三、逆变变器器选选型分析型分析312024/6/17www.G Growatt powering tomorrow三、逆变器选型分析三、逆变器选型分析三、逆三、逆变变器器选选型分析型分析322024/6/17www.G Growatt powering tomorrow三、逆变器选型分析三、逆变器选型分析德国85%的电站安装是低电压并网分布式应用使用最多的是String Inverter，也是Top 10的逆变器厂商的主要解决方案三、逆三、逆变变器器选选型分析德国型分析德国85%的的电电站安装是低站安装是低电压电压并网并网332024/6/17www.G Growatt powering tomorrow三、逆变器选型分析三、逆变器选型分析p1MW多晶硅系统电站方案1.由50台20KW逆变器组成；2.每台逆变器推荐4个String，每个String开路电压配至800900V；3.每25台逆变器用一个Shine Webbox监控，监控数据通过ShineServe传至Internet，终端用户可通过网络查看每台逆变器工作状况；5.ShineWebbox可接受电网调度指令，进行无功及有功功率调节。三、逆三、逆变变器器选选型分析型分析1MW多晶硅系多晶硅系统电统电站方案站方案342024/6/17www.G Growatt powering tomorrow案例展示案例展示斯洛文尼亚分布式项目规模：2.6 MW逆变器规格：18kW 20kW String Inverter数量：135台案例展示斯洛文尼案例展示斯洛文尼亚亚分布式分布式项项目目352024/6/17www.G Growatt powering tomorrow案例展示案例展示龙源吐鲁番新能源城市规模：8.5MW逆变器规格：10kW 20kW String Inverter数量：505台案例展示案例展示龙龙源吐源吐鲁鲁番新能源城市番新能源城市362024/6/17www.G Growatt powering tomorrow案例展示案例展示德国光伏农场项目规模：4.3 MW逆变器规格：10kW 20kW String Inverter数量：240台案例展示德国光伏案例展示德国光伏农场项农场项目目372024/6/17www.G Growatt powering tomorrow案例展示案例展示富士康工厂屋顶项目规模：共20MW(武汉、南宁、盐城、天津)逆变器规格：20kW String Inverter数量：1000台案例展示富士康工厂屋案例展示富士康工厂屋顶项顶项目目382024/6/17www.G Growatt powering tomorrow案例展示案例展示比利时屋顶项目规模：1.4MW逆变器规格：10kW20kW String Inverter数量：104台案例展示比利案例展示比利时时屋屋顶项顶项目目392024/6/17www.G Growatt powering tomorrowTHANK YOU！THANK YOU！