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锦浪技术总工余文俊:光储一体逆变器的技术难点和解决思路

北极星太阳能光伏网  来源:北极星太阳能光伏网    2017/12/7 11:40:11  我要投稿  
关键词: CTO 逆变器 光伏发电

北极星太阳能光伏网讯:宁波锦浪2005年成立,目前从事有十几年的组串式逆变器的研究和生产销售。在“逆变器数字化技术变革论坛”第二场“智能逆变器技术发展诉求”上,宁波锦浪科技技术总工余文俊作主题演讲。

1500V组件应用在国内非常少,相对1000V的系统可以对系统效率增加1%-2%,可以提升设备功率密度。提升功率密度以后可以减少设备成本以及运输和安装成本。1500V组件对逆变器的技术要求,是在高电压下功率器件有要求,如何在拓扑不变的情况下应对开关损耗。IGBT的间距也有要求。常规单相逆变器结构拓扑图。IGBT、Diode耐压必须大于1500V,软开关技术各家都有应用。逆变器T型三电平拓扑,我们应该宣传1500V的管子,应该选择750V-800V左右的管子。电感设计,因为在1500V相对空间占比和电感量的减少,增加电感电压会使得电感波纹增大。EMC设计,为了减缓高压IGBT CE端的电压上升,需要做新的技术。目前在1000V的系统交流侧的电压在380-480V,耐冲电压要达到六千。逆变器本身要求满足基本绝缘和加强绝缘。爬电距离,1000V的系统对应是10,1500V是16。1970年开始出现摩尔定律,电力电子变换器的功率密度大约每十年增加一倍。

开关频率的提升对逆变器的器件有一定要求,我们在选择IGBT或其它损耗设备时,我们需要选择相对比较好的器件,碳化硅或氮化镓的器件。我们在磁性减少后,它的磁损会有一定的减少,但铜损会有一定的增加,合理设计可带来效率提升。热设计,目前所有的逆变器在散热方面的处理都有欠缺的。我们以无风扇设计为基础,在热设计方面有一定优势。开关频率提升以后会产生寄生参数,也有EMI的处理。

设计可靠性。我们的设计尽量避免经验之谈,通过各种测试结果来验证方法。元器件的选择,在1500V系统或以后设计光伏逆变器时,其实器件的裕量要值得关注。防浪涌的设计趋势,我们目前在户用或者工商业屋顶和地面电站主流的是使用三相逆变器,大家的要求都是二级的防备。我认为最后的趋势应该大家可以每家的逆变器都可以防雷击,这方面需要做更多的设计。热仿真,温度是决定逆变器寿命很大的因素,一定要做好散热。系统一直是一个原理,越简单,越可靠。

光储一体化中逆变器的应用。现在市面上有很多户用,锦浪或其它家的逆变器都做组串式的户用储能逆变器。市面上通用的方案有共交流母线方案和共直流母线方案。共交流母线方案,它们在交流侧并联储能逆变器。在并网光伏系统的情况下可以自然地接入,但系统存在一定的弊端。我在转化时需要交直流转化的次数增多,增加两个逆变器成本会更高。断网的状态下能量没有办法力量,造成光伏浪费。共直流母线的方案,集成电池重放电控制和管理,智能切换工作状态,减少光伏电站对电网的影响。

目前做光储一体逆变器碰到很多技术难点,包括现在最大的问题就是效率。整体系统效率在80%多,我写95%是纯粹的直流和逆变器储能的状态下直流到直流的转化效率是95%,相对还有提升空间。其它的损耗能量大部分变成热量,直流到直流转化的区域,因为损耗比较多,温升非常高。

对热设计有非常高的要求,目前光储一体的逆变器大部分都没有温度补偿功能,温度补偿对电池的寿命有非常大的要求。我们用铅酸电池时,铅酸电池本身寿命影响很大,如果保护度不高原来三年的寿命现在只能做到一年。澳大利亚和英国光伏户用系统,很多问题都出在SOC。SOC单纯搭配铅酸电池,那应用工作的效果比较差。

光储一体系统目前最大的问题是户用的逆变器带载能力非常强,这对温度各方面的控制有很大的要求。

解决的方法,一、充放电效率上通过软开关技术的应用。二、冷却系统,目前不管是并网逆变器还是储能逆变器都会应用。三、温度补偿,电池寿命就是光储一体的寿命,因为电池的寿命占光储一体的成本很多。铅酸电池SOC计算方法,目前业内的计算方法内有一定的空间,后续需要继续。

(发言为现场速记整理,未经嘉宾审核)

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