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光伏系統(tǒng)可控輸出功率解決方案及分析

作者: | 發(fā)布日期: 2018 年 08 月 13 日 14:42 | 分類: 行業(yè)知識(shí)

光伏可控輸出功(Export Power Control)最早被用于大規(guī)模項(xiàng)目,由于逆變器的功率因數(shù)在被設(shè)計(jì)時(shí)通常統(tǒng)一為“1”,對(duì)于一些長(zhǎng)期運(yùn)行有感負(fù)荷(inductive load)的大型項(xiàng)目來說,會(huì)造成諸多電功質(zhì)量以及負(fù)載平衡的問題,于是新一代的逆變器,大約在500kW以上的機(jī)型基本上均配有無功控制系統(tǒng)(reactive power control)來調(diào)節(jié)輸出功率。我個(gè)人預(yù)測(cè),智能無功控制和低電壓/零電壓穿越將會(huì)成為未來500kW以上逆變器標(biāo)準(zhǔn)中不可缺少的兩個(gè)硬性規(guī)定。

本文將要介紹的是30kW以下的用戶型逆變器的解決方案。對(duì)于光伏系統(tǒng)滲透率較高或電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施較差的地區(qū),一般對(duì)于新增光伏系統(tǒng)都存在一定的申請(qǐng)限制,比如部分西澳大利亞地區(qū)電網(wǎng)幾乎不接受任何3kW以上的安裝申請(qǐng)。為什么要限制呢?主要有兩個(gè)原因:

其一,由于逆變器輸出的都是有用功(active power),這會(huì)對(duì)區(qū)域性的功率因數(shù)產(chǎn)生不小負(fù)面影響。而較差的功率因數(shù)意味著電網(wǎng)需要低效率的輸電配電,這樣不經(jīng)濟(jì)也等于變相能源浪費(fèi)。

其二,對(duì)于高光伏分布率地區(qū),在正午時(shí)分所有逆變器均滿載向電網(wǎng)輸出功率時(shí),電網(wǎng)相電壓可能超出標(biāo)準(zhǔn)范圍而引起用電器包括逆變器斷網(wǎng)的情況。

案例一:

A女士家里是單相電(single phase),經(jīng)過用電器時(shí)段估算后,大概需要6kW的光伏系統(tǒng),然而當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)僅接受不超過3kW的系統(tǒng)申請(qǐng)。如果A女士?jī)H僅購(gòu)買3kW的系統(tǒng),那么在PSH時(shí)段仍然需要從電網(wǎng)大量購(gòu)電。如果購(gòu)買了6kW的系統(tǒng),在PSH時(shí)段沒有負(fù)載消耗,那么6kW將會(huì)大量注入電網(wǎng)而違反規(guī)定。

案例二:

R先生打算購(gòu)買一個(gè)5kW的系統(tǒng),然而當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)不接受任何光伏電能,要求“零注入”。

基于此類需求,諸多逆變器制造商提出了“Export Power Control”概念,基本上主流的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都是在用電器末端和配電箱之間安裝一個(gè)第三方控制電表與逆變器進(jìn)行通信,同時(shí)對(duì)逆變器控制程序人為設(shè)定做大輸出功率。在PSH時(shí)段中,如果逆變器滿載,用電器將會(huì)消化所有光伏電能;如果有用電器斷開,此時(shí)第三方控制電表將會(huì)把輸出電功傳輸給逆變器,如果輸出功率大于設(shè)定的最大輸出值,逆變器將會(huì)通過DC/DC Converter,也就是MPPT對(duì)DC電流進(jìn)行限制,保證輸出電功始終保持在規(guī)定范圍內(nèi)。對(duì)于案例二,逆變器可以設(shè)置為恒定輸入一定量功率,意味著將會(huì)一直從電網(wǎng)購(gòu)入一定量的電,進(jìn)而保證了100%的零注入。

這里有兩個(gè)爭(zhēng)議點(diǎn):

其一:在第三方電表追蹤到逆變器判定及調(diào)整過程中,據(jù)我目前手上的測(cè)試報(bào)告,普遍一線的品牌機(jī)器都是控制在1.0至1.5秒之內(nèi)(IEC規(guī)定在2秒之內(nèi)),但是在這區(qū)間,是會(huì)有電功注入電網(wǎng)的,然而注入了多少電量呢?我們就拿6kW的系統(tǒng)來舉例:

6kW在1.5秒內(nèi)注入的電量是

也就是說會(huì)向電網(wǎng)注入0.0025度電,可能配電箱里面的電表都不會(huì)動(dòng)一下。然而這6000 W的電功的確會(huì)在1.5秒內(nèi)對(duì)于用戶端相電壓有一個(gè)transient voltage效應(yīng)和影響,如果把這個(gè)放大到2000戶的區(qū)域性群體系統(tǒng)中,從電網(wǎng)角度看確實(shí)和其規(guī)定不相符。

其二,假設(shè)第三方電表與逆變器通信故障導(dǎo)致逆變器喪失監(jiān)控功能而不能限制功率,怎么辦?

目前比較可行的解決方案是考慮在逆變器內(nèi)置蓄電池,在接收到訊號(hào)的毫秒過程中通過一個(gè)額外的regulator路徑把電量充入蓄電池內(nèi),這樣就可以替換掉MPPT來調(diào)節(jié)電流的時(shí)間?;蛘咴诘谌诫姳韮?nèi)安置超級(jí)電容來進(jìn)行充電放電的buffer效應(yīng),其余的方法目前還不方便介紹,但是核心基本都是圍繞著儲(chǔ)能或引流。同時(shí)逆變器需要配置第二保護(hù)設(shè)備,也就是一旦失去和第三方電表的溝通能力,需要立馬停止工作并且報(bào)錯(cuò)。

文章來源:索比光伏網(wǎng)

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