风光储联合发电系统

概览 风光储联合发电系统背景 1 1 风光储联合发电系统介绍 2 2 风光储联合发电监控系统介绍 3 3 2 0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 104112120128136144 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 时间（h） 功率（ MW ） 负荷曲线 风电功率曲线 等效负荷曲线 风光储联合发电系统背景 1.风电出力具有随机性、间歇性 风电出力随机性强、间歇性明显。风电出力波动幅 度大，波动频率也无规律性。 3 2.风电出力有时与电网负 荷呈现明显的反调节特性 风光储联合发电系统背景 4 3.受气象因素影响，风电出力日间可能波动很大。极端情况 下，风电出力可能在 0100范围内变化。 风光储联合发电系统背景 负荷 风电 1天 5 4.风电功率调节能力差 风光储联合发电系统背景 风机功率特性决定风机出力随风力变化而变化，风 机在采用不弃风方式下，只能提供系统故障状况下的有 限功率调节。 机组本身的运行特性和风资源的不确定性，使得风 电机组不具备常规火电机组的功率调节能力。 6 1.单机容量越来越大 受风资源、运输条件等因素限制，陆上风电场单机容量 一般在 3MW以下，海上风电场及近海陆地风电场单机容量可 达 56MW。 风电场风机技术现状 7 2.机组性能不断提升 主要有三种风电机组类型 恒速风电机组 双馈变速风电机组 永磁直驱风电机组 目前，市场上主流机型主要为 双馈变速风电机组和永磁直驱 风电机组。 风电场风机技术现状 8  普通感应发电机  风机转速恒定  从电网吸收无功 其中 恒速风电机组 风机技术水平 9  双馈电机  风机转速可变  具有提供无功支 撑的能力 双馈变速风电机组 风机技术水平 10 风风力机 LS 电网 AC/DC DC/AC 多极永磁发电机 N N NN SS SS  多极永磁同步 电机  转速可变  具有提供无功 支撑的能力 永磁直驱风电机组 风机技术水平 11  对于恒速风电机组，在配备快速无功补偿装置情况下具有低 电压穿越能力。  对于双馈变速和永磁直驱风电机组，可通过自身的控制系统 实现低电压穿越能力。 我国并网风电机组中双馈变速风电机组约占60，恒速风 电机组约占30，其他约占10，由于未配备 快速无功补偿装 置或相应控制系统（我国没有这方面的要求） 均不具备低电 压穿越能力。 3.风电机组低电压穿越能力 风机技术水平 12 一般风电机组在风速达到 3米 /秒时切入运行，在 11-14米 /秒 达到额定出力，风速超过 25米 /秒切出。 机组出力随风的变化而变化，若系统对其提出有功调节要 求，只能通过弃风的方式来实现。 风机技术水平 4.风电机组功率曲线 对风机控制系统要求 风电机组控制系统要求 风电机组控制系统要求 风机主控通讯接口开放，协议符合项 目总体要求 风机变流器具备有功、无功调节功 能，主控开放相应接口 风机变流器具备符合电网规定的低电 压穿越能力 风机变流器具备恒电压调节功能，主 控开放相应接口 随国外引进机组的控制系统较难 符合项目要求 国内风机控制系统已经经过实际 长期运行考验 建议部分机组采用国产经过实用 的控制系统 14 （1）分散接入主要用于风电开发规模小、以就地消 纳为主的情况。风电接入电压等级低，对系统运行影响较 小。 风电场接入电网方式 1.风电接入电网主要有两种方式分散接入、集中接入 15 （2）集中接入主要用于风电开发规模大、以异地消 纳为主的情况。风电接入电压等级高，远距离输送，对系统 运行影响较大。 风电场接入电网方式 16  目前，常规风电机组出口端电压为 0.69kV，通过机端变压器 升压至10kV或35kV，经风电场内集电系统汇集送出。  根据风电消纳 地区的不同，风电可直接接入10kV或35kV配电 网。对于需要中长距离外送的情况，风电经升压变升至 110kV、220k V或更高电压等级后，由输电网输送至受端网消 纳。 风电升压和汇集方式 风电场接入电网方式 17 风电中长距离消纳示意图 风电就地消纳示意图 风电场接入电网方式 ↓ ↑ → → 单晶PV 多晶PV 逆变器 10KV开关柜 110KV 多路光伏阵列经汇流箱进入 1台 Satcon 500KW逆变器； 38组逆变器经过升压后汇流 到 10KV交流母线，在通过 10KV/110KV主变 输入电网 并网光伏发电系统大型光伏电站实例 并网光伏发电系统大型光伏电站实例 光伏电站光伏电池 晶体硅晶体硅 电池电池 晶体硅电池 包括多晶硅、单晶硅、背 接触及HIT电池，其中多晶硅是目前 市场上的主流产品。 非晶非晶 电池电池 非晶电池 包括非晶硅薄膜、碲化镉、 铜铟加硒、砷化镓等，其中非晶硅薄 膜电池被认为具有良好的应用前景。 聚光聚光 电池电池 聚光电池 包括高倍聚光、低倍聚光电 池，技术还在发展完善过程中。 三种主要 技术路线 光伏电池技术各类太阳能电池的效率 单晶硅太阳电池 实验室最高效率 24.7 商业化批量生产效率 17 多晶硅太阳电池 实验室最高效率 20.3 商业化批量生产效率 16 光伏电池技术各类太阳能电池的效率 日本三洋 HIT电池商业化电池效率 23， 超薄电池（ 98微米）效率 22.8％。 22 光伏电池技术各类太阳能电池的效率 CIGS 薄膜太阳电池，最高效 率 19.9，商业化 12。 CdTe太阳电池 最高效率 16.9 商业化 9‐11 非晶硅 薄膜太阳电池，最高 效率 12.8（稳定） 商业化 6‐8 下一代 薄膜太阳电池 光伏逆变器关键技术介绍 太阳能电池相关特性介绍  太阳能电池特性曲线 辐照度影响短路电流（Isc）比较大，但对开路电压（Voc）的影响并不明显 光伏逆变器关键技术介绍 太阳能电池相关特性介绍  太阳能电池特性曲线 太阳能电池结温上升将使太阳能电池开路电压V oc下降，短路电流Isc则轻微增大 中功率10-300kW 建筑一体化光伏 大功率100kW-1MW 大型光伏电站 小功率2-8kW 户用  按功率分类 光伏逆变器关键技术介绍 光伏逆变器分类 两级式2  按功率单元分类 单级式 两级式1 光伏逆变器关键技术介绍 光伏逆变器分类  技术要素-控制（1） 将原来两级实现的功能在单级上实现包括有功和无功控 制、直流母线电压的控制等； 现有光伏系统的控制存在着不稳定因素； 单级式 两级式 光伏逆变器关键技术介绍 单级大功率并网光伏逆变器 技术要素-控制（2） 光伏电池阵列的实际输出特性多峰问题给MPPT控制策略 带来挑战 阴影遮挡 组件不匹配 光伏逆变器关键技术介绍 单级大功率并网光伏逆变器  技术要素-效率问题 效率是光伏发电系统中一个非常 “ 敏感 ” 的问题 光伏逆变器的效率定义最高效率、欧洲效率、CEC效 率 光伏逆变器关键技术介绍 单级大功率并网光伏逆变器  技术要素-滤波器设计 滤波器 光伏逆变器关键技术介绍 单级大功率并网光伏逆变器