李建飞:新一代高效智能光伏系统解决方案
发布时间:2015-04-09    编辑:zhangxiaomin   
本文摘要:我们在提高电站收益的时候有两种方案,第一种是怎么降低电站的成本,第二是怎么去提升电站的收益。上能公司提出了一种方案,刚好能够契合这两点,即新一代的集散式的光伏系统解决方案。


 
无锡上能新能源有限公司副总经理

 
  各位嘉宾、各位领导、专家大家好,我今天汇报的题目是新一代高效智能光伏系统解决方案。
 
  首先花一、两分钟介绍一下上能公司,提起上能公司在座很多人可能并不是特别熟悉,其实我们也是国内最早一批进入光伏发电行业的公司。上能公司的前身是江苏日风新能源有限公司,成立于2009年,2009年最早和世界500强艾默生公司一起进入到国内的光伏发电领域,2010年取得了国家第二批280兆瓦特许权项目的最大份额,2011年、2012年连续2年在电力企业市场取得第一的市场份额。上能公司正式成立在2012年,成立的第二年,也就是2013年取得了装机容量达到1.8GW的好成绩,当年在国内的装机容量排在第二名。
 
  2014年上能公司整合了世界500强艾默生网络能源光伏业务,艾默生是世界500强公司,拥有120年的历史,也是全美最受赞誉的企业之一。上能公司整合艾默生网络能源光伏业务以后,承接了艾默生数十年的电力电子方面的技术平台和经验积淀,通过这次整合上能实现了研发、管理等全方位的提升。
 
  自从2009年进入到中国的光伏发电领域以来,上能累计在国内的装机容量超过5个GW接近6个GW,刚刚我看到一个统计是说截止到去年年底中国国内累计装机容量接近30个GW,上能的逆变器装机容量目前约占全国装机量的20%。上能的逆变器涵盖了各种应用场景,包括高寒、高温、高海拔、沙漠、滩涂、沿海等,积累了丰富的经验。另外上能公司也拥有完整的光伏发电解决方案,应该说上能公司在整合艾默生网络能源光伏业务以后在地面大型光伏电站上拥有系列最全的产品。比如艾默生系列的模块化,从50KW为单元到125KW为单元,包括双模组系列的逆变器产品,包括集散式的逆变解决方案,都是应用在大型电站场合的。同时我们也推出了全系列的组串式解决方案,用于中小型的分布式的电站,当然还有一些离网、储能的产品。
 
  下面介绍一下目前大型光伏电站面临的几大问题。应该说我们国家2009年开始真正进入光伏发电以来,接近了6年光伏电站的发展,技术相对来讲比较成熟,但是鉴于光伏发电自身的一些特性,在大型光伏电站应用中还是面临着很多问题。
 
  比如说第一个,也是我们今天的主题,发电效率的进一步提升和发电成本偏高的问题。应该说现在光伏发电还是依靠补贴,有几个方面,我们怎么去提高发电收益,第一个就是组件的转换效率,包括王斯成老师刚才提到的我们怎么通过旋转跟踪提高组件的效率。另外也是现在提的非常多的就是MPPT的转换效率,匹配的问题。第三是怎么进一步提升逆变器自身的转换效率。还有一个很重要的环节,也慢慢得到关注的一点,即光伏发电的电能质量的问题,包括并网的谐波、稳定性、安全性。虽然目前大型光伏电站技术相对比较成熟,但是其实在并网电能质量方面我们还有很长的路要走。举个不恰当的例子,光伏发电逆变器相当于我们以前的手机,现在的逆变器还只是完成了简单的通话功能,至于通话的质量好不好实际上就是电能质量问题。
 
  大规模电站的运营过程中存在着非常严重的运维问题,严重的影响了整体电站的运营效率。第一是希望能够做到提早预防、事前处理,不要等到故障发生了才去处理;另外就是智能定位,快速排查;第三是实时监控,智能运维。
 
  从大型地面电站的角度而言,多路MPPT方案也是目前业界普遍认同的一种提高光伏电站收益的手段,所以这几年也是研究的非常热。多路MPPT可以解决大规模电池组件并联带来的电池板失配的问题,如果把它分解成很多小的单元进行独立的MPPT优化,可以进一步的提升电站的发电收益。业内已经达成了共识,这几年相应的解决方案也非常多。
 
  下面简单总结了一下几种目前常见的多路MPPT解决方案。第一种叫做多路集中式,第二种叫组串分布式,第三种叫微逆分布式。
 
  多路集中式方案,特点是一个基础的发电单元,比如现在我们最常用的是500KW,一个基础发电单元分成几路MPPT。比如500KW的集中式逆变器,有4路的输入,可以具备4路的独立的MPPT优化的输入。它的特点也比较多,第一个是可以实现多路的独立寻优,而且是集中式的逆变,可以一定程度的提升MPPT的匹配能力,缺点是MPPT的路数还相对是有限的。500KW的方阵最多目前看到的商用的在4路左右,而且还有一个限制,直流输入路数必须和MPPT输入路数是呈整倍数的,比如是4路MPPT,输入要么是4路,要么是8路,要么是12路,有这样一个限制。
 
  另外一种是小功率的组串式组成的大型的地面电站,这几年国内有一些地方也在应用。因为它通过很小功率的组串式逆变器实现了和小规模的方阵去匹配,实现了多路MPPT寻优的优点,解决了MPPT带来的发电量的损失,实现了分布式逆变,发电量有所提高。但是缺点是存在交流输出多路并联等问题,电站综合收益的评估应该长期的去考量。
 
  2010年有大型电站采用过微逆组建大型地面电站,是在每一块电池板上或者每几块电池板上增加单独的小功率的逆变器来进行组网。特点是真正的最彻底的解决了MPPT匹配的问题,MPPT能力是最强的,但是也有一些明显的缺点,仍然存在着电站并联数量过多的问题,因为微逆自身的转换效率也是比较低,最终要看整体的发电效益。另外电站的综合建造成本是最高的。
 
  我们在提高电站收益的时候有两种方案,第一种是怎么降低电站的成本,第二是怎么去提升电站的收益。上能公司提出了一种方案,刚好能够契合这两点,即新一代的集散式的光伏系统解决方案。和集中式相比发电量有明显的提升,大概有2%-5%,但是系统的电站造价有整体的大规模的下降,特别是相对目前的组串式的或者微逆的发电系统而言。
 
  这是我们的电站示意图,和传统的集中式的电站非常相似,不同的是传统的电池板端采用的是智能汇流箱,这里我们取代的是带有MPPT优化功能的智能汇流箱,我们也叫MPPT优化器。输出接到了兆瓦级单机的逆变器,逆变器的输出直接接到1MVA双绕组变压器。一MW输入对应的是48路MPPT,另外逆变器的输入电压提升到了800V,而且是直流并联,系统比较稳定,同时可以减少线损。通过前端增加的带有MPPT优化功能的智能汇流箱,我们也实现了支持组串参数的主动扫描功能,这样就相当于把整个运维覆盖到了整个的组件侧。同时我们通过带有MPPT优化功能的智能汇流箱也实现了大数据的采集,分级的数据处理机制,智能的运维。
 
  集散式方案应该说集成了组串式和集中式二者的优点,将MPPT优化器前置,集中逆变,同时克服了两种方案大部分的缺点。集中式由于输入采用48路输入,MPPT输入路数显著提高了电池板的利用率,输入电压范围更宽,可最大限度的利用光能。
 
  下面重点介绍一下新型的MPPT优化器,也叫不一样的汇流箱。它其实不是传统的简单的汇流箱,每个汇流箱有16组串输入,4路独立的MPPT单元,采用高效能的软开关交换技术,无外部风扇自然散热,IP65防护等级,实现现场快速维修。支持每个组串动态P-V曲线扫描功能,支持单块电池组件的状态监控功能。标配了电子熔断器,对于我们来讲技术上应该是一个革新,目前在传统的汇流箱里面采用的保险,很多情况下是不能起到合理的保护作用的,我们这里是可以恢复的电子熔断器,大大提升了系统的安全级别。同时还有大数据采集、存储、处理及传输功能。
 
  通过技术的革新,我们实现了发电量的提升以及电站造价的持续降低。有三种解决方案,集中式、组串式和集散式,从综合收益来看集散式比集中式和组串式高。
 
  我的汇报就到这里,谢谢大家!

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