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

  智能化和数字化时代，智能逆变器该往啥地方发展，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，逆变器应该具备哪一些功能和条件，才能使得能源电网供电体系越来越稳，少走弯路。现在国家全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，为我们大家带来“多能互补的智能微电网对逆变器提出的要求和挑战”

  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，是能轻松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可以在一定程度上完成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，我们该探索其中的重要组成部分，逆变器该如何发展？

  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，提升整体的安全性、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。纹波本来不是非常大的事，但加上储能以后，这会影响微电网的长期寿命和投资回报。更加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时谐振都会存在。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。如果我们也可以有办法用并联的方式实现容量增加，那能解决这个问题。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、光伏和储能中都可以在一定程度上完成全系列化的产品谱。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。一方面能够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，能够最终靠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。特殊的配置下能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，大多数故障能够最终靠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。各位明白组件之间有差异，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，我们大家都认为只有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，图上能够正常的看到线安时，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。做光伏控制应该要依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一起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，通过这一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，我们大家都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，我们大家都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。

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