组串式光伏并网逆变器核心技术问题解析

组串式光伏并网逆变器核心技术问题解析 郑洪涛 博士 CONTENTS光伏逆变器技术发展现状光伏电站选择逆变器关注要点组串式光伏并网逆变器关键技术目录 公司介绍4 31 2 TRANNERGY I01 光伏逆变器技术发展现状光伏行业市场状态 3 1 9 1 1 7 2 6 0 8 0 2 9 5 9 0 3 4 6 1 3 4 1 0 1 2 4 7 9 6 4 5 3 1 4 7 5 7 4 2 4 6 3 8 5 05 7 0 2 2 5 0 4 0 3 1 1 2 9 2 0 1 2 5 4 8 1 3 7 8 2 1 4 8 0 5 1 6 4 5 0 1 7 6 2 4全球装机容量（MW）中国装机容量（MW）2010年 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 2017年 2018年 TRANNERGY I01 光伏逆变器技术发展现状 光伏逆变器分类 4单级集中式逆变器 双极组串式逆变器 微型逆变器 直流优化器+逆变器 TRANNERGY I 光伏逆变器分类 5 l 集中式逆变器：功率等级从100kW发展到1.5MW甚至2.5MWl 大型地面电站为主 l 组串式逆变器：功率等级从1kW60kW。l 居民及商业屋顶电站为主 l 微型逆变器：250W发展1kW，单相输出发展到三相输出l 小型电站为主 l 直流优化器从面向单个组件的250W功率等级发展到面向单个组串的5kW功率等级，再发展到 面 向 多 个 组 串 的20kW功率等级 01 光伏逆变器技术发展现状 10MW以上光伏电站逆变器方案集中式逆变器 100kW-1MW光伏电站逆变器方案集中式逆变器 100kW以下光伏电站逆变器方案组串式逆变器 组串式逆变器 集中式逆变器 组串式逆变器 注：数据来源于IHS报告 TRANNERGY I01 光伏逆变器技术发展现状 光伏逆变器发展趋势 6逆变器输入输出电压等级越来越高，体积越来越小客户价值：降低交直流线损，提高发电量；减小占地面积，降低系统成本 l组串式逆变器的交流输出电压提高至480V l集中式逆变器的交流输出电压从270V提高至400V，甚至690Vl集中式逆变器的直流输入电压从1000V提高至1500V l500kW集中式逆变器的宽度从2400mm减小到1600mm，从2150mm减小到1200mm TRANNERGY I01 光伏逆变器技术发展现状 光伏逆变器发展趋势 7集成化程度越来越高，一体化机房应用越来越普遍 l集成直流配电柜的集中式逆变器l组串式逆变器集成直流汇流设备 l一体化机房的应用也越来越普遍l单机1MW客户价值：减少设备种类，简化现场安装调试工作，降低系统成本 TRANNERGY I01 光伏逆变器技术发展现状 光伏逆变器发展趋势 8智能化运维及监控平台 lWi-Fi, GPRS无线监控l手机APPl电力载波无线监控 l电站故障智能诊断，故障定位l电站发电量监控l运维处理l数据报表及电站管理 客户价值：提高运营维护能力,提升电站收益“逆变器”通道 “电站”通道 “传感器”通道高阶可选界面 1. 多电站一站式管理2. 单位电站三级管理实时管理• 电站级• 逆变器级• 组串级精确到电站组串级别的电站管理 TRANNERGY I02 光伏电站选择逆变器关注要点 选择要点 9n 集中式逆变器n 组串式逆变器n 微型逆变器 n 发电能力n 电网适应性n 效率n 运维成本控制 n 远程监控n 软件及时升级维护性n 认证法规n 设备商生命力n 应用业绩/经验n 产品设计及器 件材料系统方案 适应性可靠性 TRANNERGY I03 组串式光伏并网逆变器关键技术1. 如何实现逆变器高效率 101）高效率—转换效率性能：最大效率98.4%，欧洲效率98%，中国效率98%核心技术：• 逆变采用T型三电平拓扑电路，并通过独特的调制方式。• 升压部分采用SIC器件，提高开关频率，优化电感的设计。 TRANNERGY I03 组串式光伏并网逆变器关键技术1. 如何实现逆变器高效率 11 TRANNERGY I03 组串式光伏并网逆变器关键技术1. 如何实现逆变器高效率 122）高效率—高MPPT效率性能：静态MPPT效率＞99.5%，动态MPPT效率＞99%（依据EN 50530）核心技术：• 采用高精度霍尔元件采样电流，保证采集数据的精确性。• 采用独特的智能MPPT控制算法，兼顾追踪的快速性和精确性，确保光伏系统在各种变化气候环境条件下（多云，刮风，阴影遮挡等），都具有高的发电效率。 2 5 °4 5 °6 5 ° 5 °-1 5 °MPPT control voltage range (2 ) 温度对组件特性的影响1 .0 kW/m^20 .8 kW/m^20 .6 kW/m^20 .4 kW/m^20 .2 kW/m^2(1 ) 日照强度对组件特性的影响 MPPT control voltage range组件功率组件电流组件电压组件电压组件电流 TRANNERGY I03 组串式光伏并网逆变器关键技术1. 如何实现逆变器高效率 133）高效率—特殊环境条件下仍能保证高效率问题：光伏阵列的局部阴影，是许多光伏发电系统的能源产量减少的主要原因之一。核心技术：•兆能逆变器通过优化的多峰MPPT扫描控制算法，实现了在局部遮挡条件下的多峰MPPT跟踪。 局部最大功率点全局最大功率跟踪点 TRANNERGY I03 组串式光伏并网逆变器关键技术2. 弱电网适应性 14 弱电网主要包含五个方面：电网电压负序不平衡、电网电压有较大谐波、电网电压幅值波动、电网电压频率波动、电网短路容量小。如果逆变器没有较强的弱电网适应性，就可能经常性断网重联，影响发电量。间歇性并网，电网适应性差 兆能逆变器采用先进的锁相算法，能够在20ms内锁定电网相位，并每50us周期跟踪调整一次相位，保证跟踪电网波形的实时性和准确性，从而剔除电网波动对逆变器的影响。 TRANNERGY I03 组串式光伏并网逆变器关键技术3. 支持低功率并网发电 15 光伏电池板的输出电压和输出功率与光照强度有关。 早晨低功率并网起动是一个控制难点，这样就导致了逆变器反 复开机的情况，带来逆变器内部器件的损耗，整机寿命减少。 反复开关机改善前 改善后兆能逆变器通过算法实现开机功率的检测，能准确判断电池板当前的功率和电压能否满足开机所需最小功率和电压，从而避免逆变器出现反复开关机的情况，延长逆变器的内部器件的寿命。 TRANNERGY I03 组串式光伏并网逆变器关键技术4. 支持多机并联组网 16问题：在大电站选用组串式方案，同一并网点的逆变器数量达到几十甚至数百台。且部分并网点远离发电厂及负荷区，导致谐振的风险大大增加。电站一旦脱网，给业主造成的经济损失非常大，并影响整个电网的正常运行。原因：引起逆变器并联谐振的原因很多，如逆变器的控制技术，逆变器的电路结构及参数选择，以及电站、电网的环境条件等。但最根本的原因是逆变器并联数量的增加导致逆变器阻抗降低。 同时多台组串逆变器并联运行，因为市电端比较复杂且接线较远易产生市电端阻抗增大，两者的阻抗不匹配导致某个频次下谐波幅值被放大，形成震荡，导致逆变器脱网或保护开关跳脱。 TRANNERGY I03 组串式光伏并网逆变器关键技术4. 支持多机并联组网 17问题解决：兆能采用独创性的虚拟阻抗及超前滞后控制算法，从本质上消除系统阻抗影响，使系统趋于稳定。效果如下图所示： 日发电量7 0 6 0 Kwh日发电量5 1 6 6 Kwh TRANNERGY I03 组串式光伏并网逆变器关键技术4.设计寿命的提高 18方案：膜电容替代电解电容优势：逆变器寿命显著提高，减小整机体积，停机放电更快，控制更快速；引入问题：电容量减小，若前后级控制配合不当会出现纹波电压较大，中性点电压波动较大；电容量减小，电网出现突变容易产生较大BUS电压突变。 TRANNERGY I03 组串式光伏并网逆变器关键技术5. 友好的人机交互技术 19• 内置及外置GPRS，WIFI监控； TRANNERGY I 2003 分布式电站如何选择光伏逆变器光伏逆变器维护性电站运维系统 设计项目 系统电路智能优化 发电量预测 项目造价在线核算 组件阵列智能排布 3D阴影失效分析 远程在线设备选型 复杂屋顶形状生成基于卫星地图测绘设计 基于用户在线手绘设计 基于客户用电需求设计 合同报表在线生成投资回报率分析 0. 项目基本信息录入• 项目详细地址• 项目规模• 项目设备明细• 项目收益预估……. TRANNERGY I 2103 分布式电站如何选择光伏逆变器光伏逆变器维护性电站运维系统 “逆变器”通道 “电站”通道“传感器”通道高阶可选界面 1. 多电站一站式管理2. 单位电站三级管理实时管理• 电站级• 逆变器级• 组串级精确到电站组串级别的电站管理 TRANNERGY I04 上海兆能 公司简介 222010 2011 201220132014 2015 上海兆能在张江高科技园区成立国家级创新基金资助，澳洲供货8MW取得21国并网认证，向中国、澳洲以及欧洲供货超50MW成为法国领先逆变器品牌丹麦3MW地面电站应用向超过26个国家出口超过100MW英国分公司，成为英国市场占有率最高国家光伏质检中心合作实验室国内首批全系列产品通过新能标认证 上海市科技小巨人培育企业国内首批光伏逆变器“领跑者”称号累计出货20万台左右，全球30几个国家，累计安装量将近650MW TRANNERGY I04 上海兆能 公司资质 23uISO9001 / ISO14001u上海市高新技术企业u上海市“科技小巨人”培育企业uCQC首批光伏逆变器“领跑者”认证u国家光伏质检中心 合作单位u上海市太阳能学会 理事单位u上海市新能源行业协会 会员单位 u中国可再生能源行业协会 会员单位u8项软件著作权证书u20项产品专利 TRANNERGY I04 上海兆能 产品介绍 24 用于户用屋顶光伏系统 用于厂房屋顶/地面大型光伏系统 SGN系列单相单路MPPT SGN系列单相双路MPPT TRB系列（三相） TRI系列（三相） TRM系列（三相）SGN1300 TLSGN 1800 TLSGN 2300 TLSGN 2700 TLSGN 3000 TL SGN 3400 TLSGN 4000 TLSGN 4600 TLSGN 5400 TL TRB 4000 TLTRB 5000 TLTRB 6000 TLTRB 8000 TLTRB 9000 TLTRB 010 KTL TRI 012KTLTRI 015KTLTRI 017KTLTRI 020KTL TRM 025KTLTRM 030KTLTRM 033KTLTRM 040KTL1KW 3KW 5KW 10KW 40KW 20KW TRANNERGY I多一份保障，少一份担忧 丘博保险您购买的每一台兆能逆变器都 有丘博保险最高到300万美元的保险。 保修更换因产品原因而无法工作的逆变器，兆能将免费为您更换• 兆能将为其分销商提供备机；• 可选的10年、20年质保； • 24小时内反馈，48小时内解决问 题的承诺。 3 6 04 上海兆能 售后保障 TRANNERGY I 26序号 时间 地点 项目 产品型号 数量 容量1 2012年 法国 法国LIMONX居民屋顶示范工程 PVI3000TL 830 10.8MW2 2012年 德国 德国工厂屋顶 TRI020KTL 8 143KW3 2012年 奥地利 奥地利小型家用项目 PVI1800TL/PVI2300TL 200 440KW4 2012年 澳大利亚 澳大利亚多尔比3MW沙漠电站 PVI4000TL 750 3MW5 2012年 澳大利亚 澳大利亚别墅屋顶示范项目 PVI5400TL 1 5.7KW6 2013年 英国 英国莱斯特政府屋顶电站 PVI2300-4000TL 9230 28MW7 2013年 丹麦 丹麦凯隆堡光伏并网项目 TRI020KTL 110 2.2MW 8 2013年 意大利 意大利小型家用系统 PVI2300TL 130 299KW9 2013年 新西兰 新西兰农场仓库项目 PVI5400TL 1 5.2KW10 2013年 中国·江西 江西省万家屋顶光伏发电示范工程 PVI5400TL 2135 10.6MW11 2014年 泰国 泰国居民屋顶项目 PVI4600TL 318 1.46KW12 2014年 马来西亚 马来西亚社区屋顶项目 PVI5000TL 80 400KW13 2014年 斯里兰卡 斯里兰卡系列户用屋顶 PVI3000TL 15 45KW14 2014年 英国 英国伯克希尔太阳能农场项目 PVI4000TL 1268 5.07MW15 2014年 中国·安徽 安徽合肥农村扶贫项目 PVI5400TL 40 216KW16 2014年 中国·江西 江西于都县130所中小学校园光伏示范项目 TRM030KTL 130 4MW 17 2015年 丹麦 丹麦30所学校屋顶项目 TRI017KTL 30 515KW18 2015年 荷兰 荷兰阿姆斯特丹农用仓库屋顶 TRB9000TL 8 75KW 04 上海兆能 项目业绩 TRANNERGY I 27序号 时间 地点 项目 产品型号 数量 容量19 2015年 白俄罗斯 白俄罗斯波里索夫5MW工厂屋顶项目 TRM033KTL 155 5.1MW20 2015年 日本 日本户用屋顶项目 PVI4000TL 12 50KW21 2015年 荷兰 荷兰埃门小型工商业示范电站 TRB010KTL 200 2MW22 2015年 中国·江西 江西赣州2000户光伏扶贫户用系统 PVI5400TL 2000 10.8MW23 2015年 中国·陕西 陕西商洛比亚迪生产基地商业屋顶项目 TRM033KTL 120 4.0MW24 2015年 中国·上海 上海松江区新浜镇电站项目 TRI033KTL 40 1.4MW25 2015年 中国·上海 上海崇明岛工厂屋顶电站项目 TRM030KTL 82 2.46MW 26 2015年 中国·山东 山东青岛即墨市光伏扶贫项目 PVI3400/PVI5400TL 782 3.6MW27 2015年 中国·山东 山东济南恒源农业生态园光伏项目 TRM030KTL 80 2.4MW28 2015年 中国·湖北 湖北省宜昌市农村扶贫光伏项目 TRI5400TL 120 6.48MW29 2015年 中国·河北 河北唐山市丰润区项目 PVI3000TL/PVI5400TL 74/62 557KW30 2015年 中国·宁夏 晶奥宁夏盐池县光伏扶贫工程 TRI015KTL/TRI020KTL/TRM030KTL 82/100/32 5.551MW31 2016年 中国·江苏 苏州工业园区瑞苏大厦楼顶电站 TRM030KTL 25 750KW32 2016年 中国·安徽 安徽界首扶贫光伏电站 PVI/TRI/TRB/TRM 200+ 1.86MW33 2016年 中国·河南 河南安阳滑县21个村光伏扶贫项目 PVI/TRI/TRM 31 887KW34 2016年 中国·河北 邢台基地车棚项目 TRM/TRB 6 169KW 35 2016年 中国·新疆 新疆百商龙海达坎儿井发电项目逆变器 TRM030KTL 126 3.78MW… … … … … … … 04 上海兆能 项目业绩 TRANNERGY I 2804 上海兆能 项目业绩 l 截止到2015年，上海兆能SGN/TRB/TRI/TRM系列光伏逆变器已成功运行在包括英国、澳大利亚、德国、丹麦、荷兰、奥地利、意大利、法国、乌克兰、比利时、墨西哥、斯里兰卡和东南亚等全球超过40多个国家和地区的数以十万计的住宅屋顶和商用光伏电站中。 l 在国内，上海兆能逆变器已成功应用于包括上海、江苏、江西、湖北、广东、安徽、山东等共计20个省市超过2500个分布式屋顶项目中，为中国的光伏分布式发电市场的健康发展贡献了自己的力量。 TRANNERGY I 2904 上海兆能 全球网点上海兆能总部地址：上海市嘉定区纬五路188号电话：021-38953908邮箱：info@trannergy.com售后：service@trannergy.com 上海兆能江西分公司地址：江西省抚州市东乡县渊山岗 工业园区南京路17号电话：400 086 3908 上海兆能英国分公司地址：9-21 Crawford Street, London W1H1PJ, UK电话：+44 0845 056 4118 上海兆能澳大利亚分公司电话：+61(0)2 9188 2177邮箱：service@trannergy.com 江西兆能营销中心地址：江西省南昌市红谷中大道 619号国际金融中心A栋 2123、2125号电话：400 086 3908 上海兆能苏州研发中心地址：江苏省苏州市工业 园区科成路瑞苏大厦 710室电话：0512 6571 5940 上海兆能无锡营销中心地址：江苏省无锡市滨湖区 隐秀路联创大厦 东8楼901号电话：0510 8588 0622上海兆能荷兰售后服务中心邮箱：service@trannergy.com电话：+31 (06)13841982 上海兆能泰国售后服务中心邮箱：service@trannergy.com电话：+66 86 303 6883总公司分公司办事处售后中心 TRANNERGY I 3004 上海兆能 官方微信号