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集中式逆变器之七大门派的“江湖往事”

光伏逆变器  来源:茂硕电源  作者:胡炎申  2018/7/25 9:55:49  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:风流总被风吹雨打去

20世纪末欧美开始启动光伏产业,起初主要专注集中式光伏并网发电系统和集中式光伏逆变器,大约20年前由国外传入国内,构成国内集中式逆变器三巨头,如图1所示:合肥工大光伏所、中科院电工所及光伏黄埔军校---咱们可敬可爱的艾默生。

套用流行的武功流派,合肥工大光伏所就象华山派的乾坤大挪移,作为国内高校第一所光伏发电研究机构,一直紧密跟踪国外集中式光伏逆变器的最新发展趋势,诞生出国内光伏逆变器的上市龙头企业阳光电源,还有南京冠亚、安徽颐和;中科院电工所则神似姑苏慕容氏,按道理名门世家、贵为帝胄,应该早就练就降龙十八掌,但多年来主要研究轻功,产生了科诺、能高等企业;而艾默生光伏好比全真教的天罡北斗阵,积极贡献外企长期的技术积累、产品优势及大团队运作方式,敞开胸怀向各大门徒开放本门的武功秘籍,孵化出众多电力电子专业公司,如汇川、禾望、盛弘等。

图1国内集中式逆变器企业历史溯源

站在巨人肩膀上摘苹果更容易,所以诞生出很多新生力量,如华为技术、上能电气、特变西科、茂硕电气等。更多的传统企业转型做起了组串式逆变器,甚至有的做了EPC或者干脆退出光伏行业。风流总被风吹雨打去,一代新人换旧人,不胜唏嘘。无论怎样,这些企业都在光伏逆变器历史上留下了痕迹,让咱们记住这些企业吧,如图2所示。

图2全球主要集中式逆变器企业

集中式光伏并网发电系统

大型荒漠地面太阳能光伏电站一般采用集中式光伏并网发电系统,如图3所示,主要由太阳能光伏电池组件、直流汇流箱、交直流配电柜、光伏逆变器、升压变压器组成,从而构成1MW光伏发电系统,可以方便实现10kV/35kV中压并网。集中式光伏并网发电系统中除了交直流功率流外,还有监控系统组成的信号流。

图3集中式光伏并网发电系统

多个光伏组件串联构成光伏组串,再由多个光伏组串并联构成光伏阵列,从而得到较高的直流电压与直流功率,多个光伏阵列进入直流汇流箱进行汇流,再由多个直流汇流箱进入直流配电柜,一般两台直流配电柜共用一台集中式逆变器,同时两台集中式逆变器共用一个升压变压器后实现并网发电,如图4所示,集中式是第一代光伏发电架构,一般只具有单路MPPT,从而MW系统就有两路MPPT。

图4集中式光伏并网发电示意图

那些年屹立江湖的集中式逆变器

集中式逆变器出现江湖已接近20年,最近10年来各种技术方案风起云涌、各派高手纷纷出场,有主打交直流配电高度集成的、有猛攻更小体积提高功率密度的、也有想破脑壳如何做到防水防尘同时改进散热性能的。但是万变不离其宗,后浪们不能忘记了如下集中式逆变器的开创者或中坚力量。

1 少林派---SMA SC500TL

少林寺有天下第一的内功——易筋经和外功——少林七十二绝技,少林寺在鼎盛时有僧众上千人,可以说是人多势众,何况少林寺自古就被称为中原武林的领袖,而且寺内人才辈出,像金庸武侠中正式出场的第一高手——《天龙八部》中的无名扫地老僧就出在少林寺,因此把少林寺排名第一无可厚非。而在集中式逆变器行业,来自光伏发源地德国的SMA是当之无愧的开山鼻组少林派。曾记得当年在我厂孜孜不倦攻读的情形,那些激情燃烧的岁月深入研习SMA的各种文章,甚至连每年新出的产品手册也不放过,从而懂得了为什么软件控制不好时MPPT的爬山法反而不如恒定电压法、散热方案的改进与优化大有讲究、怎样实现电网调度的无功补偿等。曾记得多少个日夜与兄弟们研究SMA的CP系列集中式逆变器如何做到IP65等级,布局、配电方面借鉴学习的地方实在太多,如图5所示。SMA是逆变器人当之无愧的启蒙老师,尤其是中国的工程师,谢谢您老师!但是老师多年来太过追求小富即安,除了H5以外拓扑创新较少了。

图5 SMA 500kW集中式逆变器

2 武当派---Power-One(ABB)AURORA500

武当和少林齐名,和少林并称武林中的泰山北斗,因此武当派的排名肯定靠前。也许有人会问:“既然武当和少林齐名,和少林并称武林中的泰山北斗,那为什么不把武当排名第一呢?”这是因为逍遥派,丐帮和大理段氏这三大门派实在太强,确实在武当之上,而且武当派在出场时,大理段氏都已经不复存在,丐帮也已经衰退,因此才让武当派抢了名头。还记得2011年在我厂研发集中式逆变器那段岁月,当时我们系统与设计团队没有看上太过传统的两电平拓扑技术,某天看到Power-One的AURORA时眼前不由一亮,这个就是我们想学习的对象啊,见图6所示。这款500kW集中式逆变器在业界第一个使用I型三电平技术方案,当时还没有600A的I3 IGBT功率模块,可是天才的Power-One研发团队竟然采用了传统650V的IGBT功率模块自行搭建构成了三电平方案,当时我们做了详细的白盒测试,由于精细的环路布局,IGBT模块的电压尖峰并不高。除此之外,AURORA500还有另一个创新,就是使用两个250kW大模块并联,后来我厂部分借鉴了这种前沿技术的架构方案。在这里向Power-One的意大利初始研发团队致敬!可惜后来Power-One命运多舛,卖给了美国投资公司、现在又在芬兰重新继续研发。技术与产品其实是有灵魂的,相信Power-One在ABB这棵大树下会继续雄起!

图6 Power-One 500kW集中式逆变器

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