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光伏逆变器作为电站的“大脑”,不但肩负着直流变交流的重任,还是业主了解电站运行状况的载体。近两年,伴随着光伏产业的成长,我国逆变器行业也正在快速发展壮大。在“逆变器数字化技术变革论坛”上,中国光伏行业协会秘书长王勃华表示,“2016年中国逆变器出货量突破40GW,同比增长超过80%,占全球市场比重超过50%。2017年上半年,全国逆变器产量达到28GW,超过2016年全年出货量的70%。”
先进技术如何助推产业升级?鉴衡认证中心技术部副部长王婷介绍,为适应光伏发电系统的发展,逆变器不断提升发电性能。随着逆变器的可靠性越来越高,认证机构在产品检测认证方面提出了一些附加功能要求,如防PID效应,智能运维和IV跟踪扫描故障录波的功能。逆变器的评价标准也从领跑者扩充到领跑者+。
加州经验
美国加州在全球可再生能源、智能逆变器方面非常领先,目前加州可再生能源接入比例约为33%。鉴衡认证中心主任秦海岩认为,加州的今天就是中国的未来,因此加州模式对中国有重要借鉴意义。
世界资源研究所高级研究员马天瑞教授用3个多小时的特别报告,详解了加州实现高比例分布式光伏并网的奥秘。
马天瑞介绍,在加州可再生能源必须可接入输电网,目的是要把所有可再生能源,包括风、水、电都能够平衡起来综合使用。由于风电和太阳能波动性能源占比非常高,所以政府非常重视如何能让电力系统和市场运作变的更加灵活。
鸭型曲线
红色的线是负载,蓝的线是总的负载。当太阳产能在下午开始下降时,天然气必须上升才能实现平衡。每天下午进行急剧的爬升调度,对我们是非常大的挑战。加州所做的事情是要在三个小时之内开发出市场,他们建立灵活爬坡市场,为了解决下午爬坡调度问题,给发电厂一些补偿,要求他们在这段时间内快速关闭。这就是灵活的短时波动市场需求。
马天瑞指出,除供给侧之外,在需求侧就要靠智能逆变器发挥作用,因为逆变器不仅仅只是进行交流直流的变化,也能够加强电网的稳定性,有助于管理电网,这也是未来智能逆变器能够施展拳脚的地方。
加州成立了智能逆变器工作组,智能逆变器制定标准分为三个阶段,第一阶段,电压与频率的支持。第二阶段数据/通讯与互联。第三阶段是进阶功能,包括提高电网的灵活性,聚合批发或辅助市场。
什么是聚合批发市场?马天瑞这样解释:加州电力批发市场每5-15分钟调整一次报价,大型电力公司可以参与到市场中进行竞价,卖出电量。而小的发电站,不能以个人身份参与到批发市场中,要一百兆瓦的发电人员聚集在一起才可以参与市场,收到电费后一百个人进行分发,这就是所谓的聚合批发市场。批发市场的利润不高,价格较低。
辅助市场比批发市场利润空间更高一些。辅助市场是平和性的应急市场,假如出于某种原因,普通市场在15分钟内没有那么多电力供应或者出现应急突发事件,那么就可以启动辅助市场,确保在某个时间段有足够电量供应。辅助市场是非常快速的市场,可能就存在几分钟或几小时。马天瑞表示,目前加州还没有启动辅助市场,这是试验性的想法。
光伏高比例接入带来的技术挑战
风电、光伏等新能源自身间歇性和波动性的特点,导致大规模介接入电网时会爆发一系列问题。近两年分布式光伏蓬勃发展,分布式光伏大量接入电网,改变了原有配电网的特性,也给逆变器带来了技术考验。
中国电力科学院陈志磊认为,新能源发展至今有三大问题,并网是否可以安全接入,运行能否得到有效的管控,最后就是消纳问题。
而分布式光伏接入到配网又会造成电力平衡与调峰压力不断增加,无功平衡电压控制问题和电能质量水平下降明显等问题,这对光伏逆变器将会提出更高的要求。
陈志磊介绍,已经批准待发布的光伏发电并网逆变器国家标准中,要求光伏逆变器增加一次调频功能、无功容量、无功控制以及故障穿越。
“随着渗透率不断的提高,光伏系统逐步由适应电网向支撑电网发展。不同的阶段需要不同策略。光伏逆变器对电网适应性,体现在低电压穿越、电能质量等,无功就是支撑电网,要做到能量平衡,平滑输出。光伏逆变器还要具备调频调压的功能,VSG的技术。现阶段逆变器应该考虑光伏并网时如何做好和电网的交流,下一步重点关注如何提升系统效率。”阳光电源系统解决方案总监张显立表示。
2017年之后智能逆变器时代来临,分布式光伏全面爆发,光伏发电在电网容量占比越来越高。深圳科士达公司技术总经理王善良认为,智能逆变器要解决的就是逆变器对电网的友好型问题,主要表现在产品的可靠性、稳定性、优异的电能质量及有功无功的响应及调节能力。
锦浪新能源销售副总金辉表示,“光伏企业通过对逆变器的技术研发,提高电网对可再生能源的可调动性。这包含两个方面,一是逆变器能够通过调控对当地单个发电系统调控。二是整个大电网通过逆变器对光伏发电系统进行调控,提高调峰能力。”
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