光伏发电系统低压侧并网技术及方案.pdf

Page 1光伏发电系统低压侧并网技术及方案光伏发电系统低压侧并网技术及方案合肥阳光电源有限公司曹仁贤 研究员合肥阳光电源有限公司曹仁贤 研究员Page 2曹仁贤，曹仁贤，电源变换、可再 生能源发电技术专家电源变换、可再 生能源发电技术专家, 研 究员、博士生导师研 究员、博士生导师作者简介：作者简介：作者简介：作者简介：● 中国可再生能源学会理事● 中国电源学会理事●● 中国可再生能源学会理事● 中国电源学会理事● 中国青年科技工作者协会理事中国青年科技工作者协会理事● 中国农机协会风能设备分会副理事长● 安徽省自动化学会副理事长● 安徽省政协委员● 享受国务院特殊津贴● 五四青年奖章获得者● 省科技进步一等奖、二等奖获得者● 省优秀民营企业家● 安徽省纳税先进个人● 中国农机协会风能设备分会副理事长● 安徽省自动化学会副理事长● 安徽省政协委员● 享受国务院特殊津贴● 五四青年奖章获得者● 省科技进步一等奖、二等奖获得者● 省优秀民营企业家● 安徽省纳税先进个人Page 3一、光伏发电低压侧并网概念二、低压侧并网逆变器三、低压侧并网接入技术四、阳光电源并网逆变器介绍五、结论一、光伏发电低压侧并网概念二、低压侧并网逆变器三、低压侧并网接入技术四、阳光电源并网逆变器介绍五、结论Page 4一、光伏发电低压侧并网概念一、光伏发电低压侧并网概念•直接接入低压配电网400V直接接入低压配电网400V •自发自用自发自用 •分为可逆流/不可逆流系统分为可逆流/不可逆流系统 •节省部分配电成本、全部变压器成本节省部分配电成本、全部变压器成本 •充分利用了原变压器容量，分摊了变压器损耗充分利用了原变压器容量，分摊了变压器损耗 •可实现快速的设计、施工、调试、并网可实现快速的设计、施工、调试、并网Page 5Page 6二、低压侧并网逆变器二、低压侧并网逆变器•单相逆变器单相逆变器•单相逆变器组合的三相逆变器单相逆变器组合的三相逆变器•三相逆变器三相逆变器•不隔离逆变器不隔离逆变器Page 71.1.1.1.单相单相单相单相直接逆变系统直接逆变系统直接逆变系统直接逆变系统Page 8直接逆变系统的优缺点直接逆变系统的优缺点直接逆变系统的优缺点直接逆变系统的优缺点优点：优点：优点：优点：• •省去了笨重的工频变压器：特高的效率（省去了笨重的工频变压器：特高的效率（省去了笨重的工频变压器：特高的效率（省去了笨重的工频变压器：特高的效率（98%98%左右）、重量轻、结左右）、重量轻、结左右）、重量轻、结左右）、重量轻、结 构简单。

构简单缺点：缺点：缺点：缺点：(1)(1)太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电网电压，太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电网电压，太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电网电压，太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电网电压， 对人身安全不利对人身安全不利对人身安全不利对人身安全不利2) (2) 直流侧直流侧直流侧直流侧MPPTMPPT电压需要大于电压需要大于电压需要大于电压需要大于350V350V对于太阳电池组件乃至整个对于太阳电池组件乃至整个对于太阳电池组件乃至整个对于太阳电池组件乃至整个 系统的绝缘有较高要求，容易出现漏电现象系统的绝缘有较高要求，容易出现漏电现象系统的绝缘有较高要求，容易出现漏电现象系统的绝缘有较高要求，容易出现漏电现象Page 92.2.2.2.单相单相单相单相工频隔离系统工频隔离系统工频隔离系统工频隔离系统Page 10优点：优点：优点：优点：• •使用工频变压器进行电压变换和电气隔离，具有以下优点：结使用工频变压器进行电压变换和电气隔离，具有以下优点：结使用工频变压器进行电压变换和电气隔离，具有以下优点：结使用工频变压器进行电压变换和电气隔离，具有以下优点：结 构简单、可靠性高、抗冲击性能好、安全性能良好、直流侧构简单、可靠性高、抗冲击性能好、安全性能良好、直流侧构简单、可靠性高、抗冲击性能好、安全性能良好、直流侧构简单、可靠性高、抗冲击性能好、安全性能良好、直流侧MPPTMPPTMPPTMPPT电电电电 压等级一般在压等级一般在压等级一般在压等级一般在220V220V220V220V- - - -600V600V600V600V。

缺点：缺点：缺点：缺点：(1)(1)(1)(1)系统效率相对较低系统效率相对较低系统效率相对较低系统效率相对较低2)(2)(2)(2)笨重工频隔离系统的优缺点工频隔离系统的优缺点工频隔离系统的优缺点工频隔离系统的优缺点Page 113.3.3.3.高频隔离系统高频隔离系统高频隔离系统高频隔离系统Page 12优点：优点：优点：优点：• •同时具有电气隔离和重量轻的优点，系统效率在同时具有电气隔离和重量轻的优点，系统效率在同时具有电气隔离和重量轻的优点，系统效率在同时具有电气隔离和重量轻的优点，系统效率在93939393％左右缺点：缺点：缺点：缺点：(1)(1)(1)(1)由于隔离由于隔离由于隔离由于隔离DC/AC/DCDC/AC/DCDC/AC/DCDC/AC/DC的功率等级一般较小，所以这种拓朴结构的功率等级一般较小，所以这种拓朴结构的功率等级一般较小，所以这种拓朴结构的功率等级一般较小，所以这种拓朴结构 集中在集中在集中在集中在2KW2KW2KW2KW以下；以下；以下；以下；(2)(2)(2)(2)高频高频高频高频DC/AC/DCDC/AC/DCDC/AC/DCDC/AC/DC的工作频率较高，一般为几十的工作频率较高，一般为几十的工作频率较高，一般为几十的工作频率较高，一般为几十KHz,KHz,KHz,KHz,或更高，系或更高，系或更高，系或更高，系 统的统的统的统的EMCEMCEMCEMC比较难设计；比较难设计；比较难设计；比较难设计；(3)(3)(3)(3)系统的抗冲击性能差。

系统的抗冲击性能差系统的抗冲击性能差系统的抗冲击性能差高频隔离系统的优缺点高频隔离系统的优缺点高频隔离系统的优缺点高频隔离系统的优缺点Page 134.4.4.4.高频不隔离（高频不隔离（高频不隔离（高频不隔离（Boost Boost Boost Boost 升压）系统升压）系统升压）系统升压）系统Page 14优点：优点：优点：优点：• •和第一种拓朴结构类似，由于省去了笨重的工频变压器，和第一种拓朴结构类似，由于省去了笨重的工频变压器，和第一种拓朴结构类似，由于省去了笨重的工频变压器，和第一种拓朴结构类似，由于省去了笨重的工频变压器，有有有有以下以下以下以下 优点：高效率、重量轻同时加入了优点：高效率、重量轻同时加入了优点：高效率、重量轻同时加入了优点：高效率、重量轻同时加入了BOOSTBOOSTBOOSTBOOST电路用于电路用于电路用于电路用于DC/DCDC/DCDC/DCDC/DC直流输入直流输入直流输入直流输入 电压的提升，太阳电池阵列的直流输入电压范围可以很宽电压的提升，太阳电池阵列的直流输入电压范围可以很宽电压的提升，太阳电池阵列的直流输入电压范围可以很宽电压的提升，太阳电池阵列的直流输入电压范围可以很宽。

缺点：缺点：缺点：缺点：(1)(1)(1)(1)同样，太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电同样，太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电同样，太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电同样，太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电 网电压2)(2)(2)(2)使用了高频使用了高频使用了高频使用了高频DC/DCDC/DCDC/DCDC/DC，，，，EMCEMCEMCEMC设计设计设计设计难度加大难度加大难度加大难度加大3)(3)(3)(3)可靠性较低可靠性较低可靠性较低可靠性较低高频不隔离系统的优缺点高频不隔离系统的优缺点高频不隔离系统的优缺点高频不隔离系统的优缺点Page 15优点：优点：优点：优点：• •同高频不隔离系统同高频不隔离系统同高频不隔离系统同高频不隔离系统• •由于具有多个由于具有多个由于具有多个由于具有多个DCDCDCDC- - - -DCDCDCDC电路，适合多个不同倾斜面阵列接入，即阵列电路，适合多个不同倾斜面阵列接入，即阵列电路，适合多个不同倾斜面阵列接入，即阵列电路，适合多个不同倾斜面阵列接入，即阵列 1 1 1 1～～～～n n n n可以具有不同的可以具有不同的可以具有不同的可以具有不同的MPPTMPPTMPPTMPPT电压，十分适合应用于光伏建筑。

电压，十分适合应用于光伏建筑电压，十分适合应用于光伏建筑电压，十分适合应用于光伏建筑缺点：缺点：缺点：缺点：• •高频不隔离系统高频不隔离系统高频不隔离系统高频不隔离系统5.5.5.5.多多多多DCDCDCDC- - - -DCDCDCDC （（（（MPPTMPPTMPPTMPPT）、单逆变系）、单逆变系）、单逆变系）、单逆变系 统统统统Page 166.半桥逆变技术6.半桥逆变技术优点：注入电网的直流分量较小、电路简单 缺点：功率器件利用率低优点：注入电网的直流分量较小、电路简单 缺点：功率器件利用率低Page 177、升降压DC/DC+工频逆变7、升降压DC/DC+工频逆变Page 188、三个单相逆变器组成的三相系统8、三个单相逆变器组成的三相系统Page 199、单相三线逆变技术9、单相三线逆变技术Page 209.三电平、半桥逆变技术9.三电平、半桥逆变技术Page 2110.谐振型拓扑结构10.谐振型拓扑结构Page 2211. DC/DC+三电平逆变技术11. DC/DC+三电平逆变技术Page 231 1 1 12 2 2 2. . . .多重叠加技术多重叠加技术多重叠加技术多重叠加技术Page 2413.组件并联、逆变器逐个并联方式13.组件并联、逆变器逐个并联方式Page 25工作方式：工作方式：工作方式：工作方式：1. 1. 1. 1. 早晨弱光时由几台逆变器中随机一台开始工作。

早晨弱光时由几台逆变器中随机一台开始工作早晨弱光时由几台逆变器中随机一台开始工作早晨弱光时由几台逆变器中随机一台开始工作2. 2. 2. 2. 当第一台满功率时接入第二台逆变器，依次投入当第一台满功率时接入第二台逆变器，依次投入当第一台满功率时接入第二台逆变器，依次投入当第一台满功率时接入第二台逆变器，依次投入3. 3. 3. 3. 傍晚弱光时逐台退出傍晚弱光时逐台退出傍晚弱光时逐台退出傍晚弱光时逐台退出优点：优点：优点：优点： 1.1.1.1.低空载损耗，充分利用了太阳能低空载损耗，充分利用了太阳能低空载损耗，充分利用了太阳能低空载损耗，充分利用了太阳能2. 2. 2. 2. 逆变器轮流工作，延长寿命逆变器轮流工作，延长寿命逆变器轮流工作，延长寿命逆变器轮流工作，延长寿命缺点：缺点：缺点：缺点： 光伏阵列全部并联，并联损耗较大，且只能用一种型号光伏阵列全部并联，并联损耗较大，且只能用一种型号光伏阵列全部并联，并联损耗较大，且只能用一种型号光伏阵列全部并联，并联损耗较大，且只能用一种型号Page 268990919293949596979899100020406080100PN [%]n[%]逆变器, Pn=1'020kWMW 变压器, 1MVA逆变器+MV 变压器1 MWp 设备效率数据1 MWp 设备效率数据PDC%251015255070100ηηPCU % 85 9296 96.5 97,0 97,3 97.4 97.5Page 27三台逆变器一天中的运行状况图三台逆变器一天中的运行状况图三台逆变器一天中的运行状况图三台逆变器一天中的运行状况图Page 2814.新拓扑方式14.新拓扑方式Page 2915.多电平直接逆变技术多电平直接逆变技术Page 3016.共用变压。