北京天诚同创刘炳：多能互补的智能微电网对逆变器提出的要求和挑战-北极星太阳能光伏网

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智能化和数字化时代，智能逆变器该往什么地方发展，引导国内光伏产业在多能互补的智能电网体系。作为核心关键器件，逆变器应该具备哪些功能和条件，才能使得能源电网供电体系越来越稳，少走弯路。现在国家大力发展光伏产业基础上，现在的逆变器技术效率很高。在现有国内市场要求下，什么样的逆变器才是先进的逆变器？什么样的逆变器才是业主和电网公司需要的逆变器？

北京天诚同创电气有限公司的副总经理刘炳，为我们带来“多能互补的智能微电网对逆变器提出的要求和挑战”

以下为发言实录：

从什么是多能互补的微电网开始。微电网是由分布式发电、用电负荷和监控，是可以实现内部电力电量平衡的小型供电装置系统。包括风储、光储，风光储和单独的储能。特点包括微型、清洁、自治和友好，重点讲自治和友好。自治，当它作为孤岛的系统时能够实现内部的电力供需自平衡，能够黑启动可以独立供电。友好，作为并网的微网系统时，能够减少对电网的冲击和外部有功功率和无功功率的交换。

金风科技2010年开始对微电网技术和工程进行示范，到目前为止在全国各地包括海外巴基斯坦等国家有接近20个微网示范。发现很多微电网的问题，我们应该探索其中的重要组成部分，逆变器应该怎么发展？

运维和质量风险。每个微网系统都不一样，风、光资源决定储能的配置都不一样，系统有高度的特性。做风电是一家的，光伏是另外一家的，储能再弄一家，设备厂家很多。系统本来很复杂，万一再出一点并网问题是谁的事？风电说不是自己的事，储能说不是自己的事，出现设备故障不容易解决。任何设备要人使用，人学习设备需要花很长的时间，运维和质量风险比较大。

控制风险。刚才强调微电网的并网性能，是基本的微网信息和能量架构。我们作为最终的使用者对微电网的需求是用比较低的成本，实现不同的电网环境、不同负载、高新能源占比下，提高整体的安全性、可靠性和电能质量。由于非线性负载的存在，谐波也是存在的。对离网型的微网和能量不平衡，我们会在直流环节引入纹波。纹波本来不是特别大的事，但加上储能以后，这会影响微电网的长期寿命和投资回报。更不用说在大规模的电网中遇到次同步振荡，达到1.7和1.5时谐振普遍存在。孤岛型的微网里由于缺乏旋转备用，那次同步谐振更容易发生。对微电网而言，控制风险也是不容忽视的。

微电网中的逆变器有几个核心诉求。把运维风险控制的尽可能低，让微电网系统成本尽可能低，降低现在微网推广过程中的成本壁垒。怎样实现？金风科技提出的主张是通过标准化来实现。需要提高并网性能，无论是孤岛型还是并网型的都一样，我们要尽可能地提高微电网的总体收益。我们主张通过智能化来实现。标准化和智能化是应用于微电网的逆变器关键属性。

回顾历史，金风科技随着做配套风电变流器，风电变流器是交流变直流，再从直流变交流的过程。如果把环节去掉接上电池板，这就是光伏逆变器。再把电池板换成一个电池那就是储能变流器。刚才介绍的几种产品都有共同的部分，交直流的变换，不同的应用场景里容量不一样，这些不同的场合中本身的核心概率和方法是相通的，只是容量不同导致必须用定制化的方法做这件事。如果我们能够有办法用并联的方式实现容量增加，那可以解决这个问题。金风科技在开发标准变流器的过程中突破这点，用相同的产品平台，在风电、光伏和储能中都能够实现全系列化的产品谱。光伏之中一千伏的系统里，单机的容量是215，最多可以到1.7兆瓦。风电里334一个，最多可以到3.34兆瓦。

用标准化的方法来做出的变流器，所有的延伸机型都具有相同的特征。配置灵活，不间断发电运行质量高，备件通用运维风险低和效率更优。今天是逆变器技术，我先从逆变器常规的光伏开始。一方面可以通过交直流的同时并联，实现所谓的单路MPPT，可以做到1.72兆瓦。每个都可以进行独立控制，独立控制的意思就是可以分开，做到多路MPPT。这种方法放在更大的环境里看，无论对刚才说的风储、光储、风光储或者说纯粹的储能，都可以用相同的产品平台实现。我们面对纷纭复杂的多样化系统，定制化的系统，可以通过标准化的部件来实现，可以降低建设成本，对全生命周期的运维风险也会是有效的控制。统一的硬件平台，不同容量的风光储备件通用，降低运维风险。

所有的设施和设备都是会坏的，我们在做可靠性的过程中传统的方法会用。我们思考既然人的设备和器件的损坏不可避免，我们可以通过冗余的方式进一步提高可靠性。当其中一个并联单元发生故障时，把交直流同时切掉，另外两个正常的单元正常进行超发。即使在故障时也可以少有发电量的损失，或者说没有发电量的损失。大家看停机以后经过几秒钟，然后又重新自复位。特殊的配置下可以做到即使发生直流短路，做到对逆变器最严重的故障可以做到根本不停机。用这种方法与鉴衡认证合作，去年年底在内蒙做过一次光伏逆变器短路保护的现场认证。对天诚同创的标准逆变器而言，大多数故障可以通过冗余备用或不间断发电的方法保证无损失，提高逆变器的利用可靠性。

智能化。上海屋顶发电项目，是一个一兆瓦的屋顶，有两台五百千瓦的集中式逆变器接入。大家知道组件之间有差异，所以1、2号的发电量2016年是不一样的，全年平均下来2号比1号少1%。2017年把2号的逆变器换成了金风科技的逆变器，发电量提升超过了2%。我们在刚开始做设计时认为不可能有这么多，我们认为只有0.8%左右。我们想了一个办法，如果把大的逆变器通过多个小的逆变器并联，在低功段不要有那么多。对一兆瓦的逆变器而言，60千瓦是非常低的功率只有6%，效率只有94%。但对二百千瓦的逆变器而言，60千瓦的就是30%正好。我们算完了以后只能解释是0.8%，为什么现实中多了0.2%。通过仔细思考问题发现答案，这与传感器有关。所有厂家做逆变器控制时都会用到电流传感器，图上可以看到线性误差和精度是正负1%，一般630千瓦的逆变器选用1500安的传感器。降到50安时，误差达到15安，相对实际运行的电流达到10%的误差，最终把传感器换成了500安的。做光伏控制需要根据功率直接或间接的进行跟踪，用传统的方式在低功段跟不准。通过减少在低功段的容量，减少投运的模块数量，采样误差就会降低。这种特性只对光伏有用，因为只有光伏领域存在用逆变器的采样做控制。

无论是风光储都可以用相同的方式来实现。对孤岛型的微网系统而言，要想让系统稳定的核心点就是节点能量。常规的做法中，VF节点的量几乎等于储能的容量，经常会谈光储的比例。这里讲储更多讲的不是储，而是PV节点容量。刚才介绍同一个控制器里可以同时进行风光储的不同逆变器控制、讲了一个逆变器内部的高速通信，我们还支持不同的多台逆变器之间的高速通信，通过这种方式也可以对不同逆变器在并网系统时进行载波，降低微电网系统中的谐波干扰。无功功率调节在2016年初做到了，VF节点放大。我们让风电和光伏承担纹波，让储能拥有比较好的直流特性。

根据过去几年在微电网行业中的实践，我们认为通过标准化来控制运维风险，降低系统成本。通过智能化提高并网性能，提升微电网项目的总体收益，我们认为这是面对多能互补的微电网逆变器挑战最好的应用路径，谢谢大家。

（发言为现场速记整理，未经嘉宾审核）

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