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10月24-25日，2017發(fā)電側(cè)儲能技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用論壇在青海西寧舉行。在“發(fā)電側(cè)儲能電站需求及解決方案”主題分論壇上，華能清潔能源技術(shù)研究院可再生能源發(fā)電技術(shù)部高級工程師彭文博做了題為“組件級光伏系統(tǒng)技術(shù)研究及其在光儲系統(tǒng)中的應(yīng)用探索”的主題演講。
以下為演講內(nèi)容：
彭文博：
主持人：下面有請華能清潔能源研究院彭文博給大家分享“組件級光伏系統(tǒng)技術(shù)研究及其在光儲系統(tǒng)中的應(yīng)用探索”。大家歡迎
彭文博：非常榮幸有機會在此分享一下我們團隊在光伏以及光伏應(yīng)用方面的工作。
第一、我們自主設(shè)計和建設(shè)的分布式光伏微網(wǎng)實驗項目。
第二、華能開發(fā)的高效智能光伏系統(tǒng)。
第三、高效光伏與儲能項目結(jié)合探討。
北京未來科技城華能創(chuàng)新基地分布式微網(wǎng)發(fā)電實驗系統(tǒng)。
1、復(fù)雜屋面的光伏方陣布置優(yōu)化。
2、直流模塊式光伏發(fā)電系統(tǒng)。
3、直流側(cè)儲能集成。
這個系統(tǒng)雖然小，但是比較復(fù)雜。通過布置優(yōu)化，實現(xiàn)它對光能利用的最小遮擋。這套系統(tǒng)涵蓋多種光伏技術(shù)包括晶體硅/薄膜硅/聚光光伏，還有平單軸/斜單軸和雙軸跟蹤支架。各光伏模塊的輸出特性不一，如果按照左邊的常規(guī)的集中式的是沒有辦法集成在一起的，所以就采用了直流模塊式的結(jié)構(gòu)。使用帶最大功率點跟蹤功能的充放電控制器與不同輸出特性的光伏陣列組合構(gòu)成標準輸出參數(shù)的直流模塊，并入直流母線，再通過逆變器進行集中逆變?yōu)樨撦d供電。
這是整體的系統(tǒng)框圖，分成直流系統(tǒng)和交流系統(tǒng)，直流系統(tǒng)是光伏陣列，MPPT控制器和蓄電池。交流系統(tǒng)包括雙向逆變器/微網(wǎng)負載和外電網(wǎng)。
它的運行邏輯，在并網(wǎng)情況下，光伏組件所發(fā)出的電通過變換以后，多余的電量直接上網(wǎng)。如果是電網(wǎng)斷掉，蓄電池的作用將發(fā)揮出來，光伏組件優(yōu)先負載使用，如果組件的功率大于負載的功率，通過逆變器升高直流母線的電壓，能夠使得直流母線的電能往蓄電池走，如果這時候負載大，光伏小的情況下，會在放電狀態(tài)，同樣也是逆變器調(diào)節(jié)變壓，使得母線變壓降低，使蓄電池的動力輸出，這種情況下，保證微網(wǎng)的負載能夠穩(wěn)定供電。
高效智能光伏系統(tǒng)集成技術(shù)研究，系統(tǒng)效率、可靠性以及智能化運行水平是評判光伏電站技術(shù)先進性的重要標準，常規(guī)光伏系統(tǒng)在以上三方面均存在明顯問題：
系統(tǒng)效率方面：受制于常規(guī)光伏系統(tǒng)中光伏組件串并聯(lián)損耗、光伏組件最大功率點跟蹤。
可靠性方面，常規(guī)光伏系統(tǒng)受木桶效應(yīng)和瓶頸效應(yīng)影響明顯。
光伏組件出力最大化。依靠分布式MPPT技術(shù)，每一組件獨立進行最大功率跟蹤并自動匹配串聯(lián)電流和并聯(lián)電壓，完全消除光伏系統(tǒng)木桶效應(yīng)，最大化光伏系統(tǒng)出力，提高光伏組件容錯能力。
2、逆變器使用效率最大化。依靠集群式逆變技術(shù)，即使用一組小功率逆變器替換原大功率逆變器，根據(jù)直流母線功率大小動態(tài)調(diào)節(jié)投入運行的逆變器數(shù)量，提高逆變效率，完全消除光伏系統(tǒng)瓶頸效應(yīng)，提高逆變器容錯能力；
3、線損最小化。
4、組件級智能監(jiān)控。
這是我們的一些關(guān)鍵技術(shù)，這個盒子是動力控制器，是我們自己開發(fā)的。作用是把每個光伏組件在電學(xué)上完全與其周圍光伏組件隔離，其自身工作狀態(tài)的改變不影響周圍組件，周圍租金工作狀態(tài)的改變也不會影響改組件自身的工作狀態(tài)，完全消除光伏系統(tǒng)的木桶效應(yīng)。
第二、集群式逆變系統(tǒng)。以100—200兆瓦逆變模塊為單元，集中組合為1兆瓦和2兆瓦逆變系統(tǒng)。
第三、光伏智能跟監(jiān)控平臺。
北京未來科技城建了一個小的實驗系統(tǒng)，是15千瓦，20組件一串，與一個常規(guī)的系統(tǒng)進行對接，這個是我們的系統(tǒng)對比圖，左下是系統(tǒng)對比圖，黃色是實驗系統(tǒng)，它的電壓等級和實時功率明顯的高于常規(guī)系統(tǒng)。
右下角的圖是我們實施的監(jiān)控界面，在圖中可以明顯的看到，每個光伏組件的工作狀態(tài)，同時在第二排的藍色這排的最右端我們做了一個人為的遮擋，完全不影響周邊組件的工作狀態(tài)。
這套系統(tǒng)的應(yīng)用，在復(fù)雜地形的情況下或者應(yīng)用比較多的情況下，失配會比較明顯，MPPT誤差損失，提升發(fā)電量。
平地：集群式相對于組串式和集散式兩種優(yōu)化技術(shù)的重大突破在于該技術(shù)不僅適用于山地電站，在平地電站同樣能發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢。
水面：水面電站的主要問題在于巡檢難和組件PID風(fēng)險高，該技術(shù)可提供組件級的遠程巡檢能力，同時從源頭消除PID問題發(fā)生的前提。
最后，我們想探討一下這個高效光伏系統(tǒng)與儲能系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用的前景，這三種大家談的比較多的是常見的光伏儲能形式、最左邊的是最常見的交流儲能，特點是電力到蓄電池，蓄電池再放出電，經(jīng)過三次變電環(huán)境，而且交流儲能的變電器，電纜和變壓器，這種方式成本是比較高的。
第二種方式是光伏組件直接通過DCDC充給蓄電池，相當于減少了一次能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，但是它的設(shè)備是最復(fù)雜的，逆變器DCDC之間的通訊的配合也略微復(fù)雜。
第三種相當于是目前比較優(yōu)質(zhì)的方案，我們單位自己開發(fā)的一套方案，它是通過在光伏的直流側(cè)，通過DCDC接入蓄電池，只需要通過調(diào)節(jié)逆變和和DCDC之間的調(diào)節(jié)可以實現(xiàn)不同的工況上的調(diào)節(jié)。
直流母線電壓由逆變器直接控制，逆變器可根據(jù)調(diào)度指令直接控制電池充放電，沒有額外通訊環(huán)節(jié)，限電時逆變器提高直流母線電壓電能會自動向蓄電池轉(zhuǎn)移，具備放電條件時逆變器降低直流母線電壓電能會自動由逆變器輸出。
由于MPPT位于直流母線前端，儲能系統(tǒng)的任何操作都不會影響光伏組件保持最大出力狀態(tài)，不存在儲能系統(tǒng)與MPPT協(xié)調(diào)控制的問題。
蓄電池直接接入光伏系統(tǒng)直流母線，不添加任何設(shè)備，因此不會增加額外設(shè)備成本和電能損耗。
以上是我的報告。謝謝各位。
以下為演講內(nèi)容：
彭文博：
主持人：下面有請華能清潔能源研究院彭文博給大家分享“組件級光伏系統(tǒng)技術(shù)研究及其在光儲系統(tǒng)中的應(yīng)用探索”。大家歡迎
彭文博：非常榮幸有機會在此分享一下我們團隊在光伏以及光伏應(yīng)用方面的工作。
第一、我們自主設(shè)計和建設(shè)的分布式光伏微網(wǎng)實驗項目。
第二、華能開發(fā)的高效智能光伏系統(tǒng)。
第三、高效光伏與儲能項目結(jié)合探討。
北京未來科技城華能創(chuàng)新基地分布式微網(wǎng)發(fā)電實驗系統(tǒng)。
1、復(fù)雜屋面的光伏方陣布置優(yōu)化。
2、直流模塊式光伏發(fā)電系統(tǒng)。
3、直流側(cè)儲能集成。
這個系統(tǒng)雖然小，但是比較復(fù)雜。通過布置優(yōu)化，實現(xiàn)它對光能利用的最小遮擋。這套系統(tǒng)涵蓋多種光伏技術(shù)包括晶體硅/薄膜硅/聚光光伏，還有平單軸/斜單軸和雙軸跟蹤支架。各光伏模塊的輸出特性不一，如果按照左邊的常規(guī)的集中式的是沒有辦法集成在一起的，所以就采用了直流模塊式的結(jié)構(gòu)。使用帶最大功率點跟蹤功能的充放電控制器與不同輸出特性的光伏陣列組合構(gòu)成標準輸出參數(shù)的直流模塊，并入直流母線，再通過逆變器進行集中逆變?yōu)樨撦d供電。
這是整體的系統(tǒng)框圖，分成直流系統(tǒng)和交流系統(tǒng)，直流系統(tǒng)是光伏陣列，MPPT控制器和蓄電池。交流系統(tǒng)包括雙向逆變器/微網(wǎng)負載和外電網(wǎng)。
它的運行邏輯，在并網(wǎng)情況下，光伏組件所發(fā)出的電通過變換以后，多余的電量直接上網(wǎng)。如果是電網(wǎng)斷掉，蓄電池的作用將發(fā)揮出來，光伏組件優(yōu)先負載使用，如果組件的功率大于負載的功率，通過逆變器升高直流母線的電壓，能夠使得直流母線的電能往蓄電池走，如果這時候負載大，光伏小的情況下，會在放電狀態(tài)，同樣也是逆變器調(diào)節(jié)變壓，使得母線變壓降低，使蓄電池的動力輸出，這種情況下，保證微網(wǎng)的負載能夠穩(wěn)定供電。
高效智能光伏系統(tǒng)集成技術(shù)研究，系統(tǒng)效率、可靠性以及智能化運行水平是評判光伏電站技術(shù)先進性的重要標準，常規(guī)光伏系統(tǒng)在以上三方面均存在明顯問題：
系統(tǒng)效率方面：受制于常規(guī)光伏系統(tǒng)中光伏組件串并聯(lián)損耗、光伏組件最大功率點跟蹤。
可靠性方面，常規(guī)光伏系統(tǒng)受木桶效應(yīng)和瓶頸效應(yīng)影響明顯。
光伏組件出力最大化。依靠分布式MPPT技術(shù)，每一組件獨立進行最大功率跟蹤并自動匹配串聯(lián)電流和并聯(lián)電壓，完全消除光伏系統(tǒng)木桶效應(yīng)，最大化光伏系統(tǒng)出力，提高光伏組件容錯能力。
2、逆變器使用效率最大化。依靠集群式逆變技術(shù)，即使用一組小功率逆變器替換原大功率逆變器，根據(jù)直流母線功率大小動態(tài)調(diào)節(jié)投入運行的逆變器數(shù)量，提高逆變效率，完全消除光伏系統(tǒng)瓶頸效應(yīng)，提高逆變器容錯能力；
3、線損最小化。
4、組件級智能監(jiān)控。
這是我們的一些關(guān)鍵技術(shù)，這個盒子是動力控制器，是我們自己開發(fā)的。作用是把每個光伏組件在電學(xué)上完全與其周圍光伏組件隔離，其自身工作狀態(tài)的改變不影響周圍組件，周圍租金工作狀態(tài)的改變也不會影響改組件自身的工作狀態(tài)，完全消除光伏系統(tǒng)的木桶效應(yīng)。
第二、集群式逆變系統(tǒng)。以100—200兆瓦逆變模塊為單元，集中組合為1兆瓦和2兆瓦逆變系統(tǒng)。
第三、光伏智能跟監(jiān)控平臺。
北京未來科技城建了一個小的實驗系統(tǒng)，是15千瓦，20組件一串，與一個常規(guī)的系統(tǒng)進行對接，這個是我們的系統(tǒng)對比圖，左下是系統(tǒng)對比圖，黃色是實驗系統(tǒng)，它的電壓等級和實時功率明顯的高于常規(guī)系統(tǒng)。
右下角的圖是我們實施的監(jiān)控界面，在圖中可以明顯的看到，每個光伏組件的工作狀態(tài)，同時在第二排的藍色這排的最右端我們做了一個人為的遮擋，完全不影響周邊組件的工作狀態(tài)。
這套系統(tǒng)的應(yīng)用，在復(fù)雜地形的情況下或者應(yīng)用比較多的情況下，失配會比較明顯，MPPT誤差損失，提升發(fā)電量。
平地：集群式相對于組串式和集散式兩種優(yōu)化技術(shù)的重大突破在于該技術(shù)不僅適用于山地電站，在平地電站同樣能發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢。
水面：水面電站的主要問題在于巡檢難和組件PID風(fēng)險高，該技術(shù)可提供組件級的遠程巡檢能力，同時從源頭消除PID問題發(fā)生的前提。
最后，我們想探討一下這個高效光伏系統(tǒng)與儲能系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用的前景，這三種大家談的比較多的是常見的光伏儲能形式、最左邊的是最常見的交流儲能，特點是電力到蓄電池，蓄電池再放出電，經(jīng)過三次變電環(huán)境，而且交流儲能的變電器，電纜和變壓器，這種方式成本是比較高的。
第二種方式是光伏組件直接通過DCDC充給蓄電池，相當于減少了一次能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，但是它的設(shè)備是最復(fù)雜的，逆變器DCDC之間的通訊的配合也略微復(fù)雜。
第三種相當于是目前比較優(yōu)質(zhì)的方案，我們單位自己開發(fā)的一套方案，它是通過在光伏的直流側(cè)，通過DCDC接入蓄電池，只需要通過調(diào)節(jié)逆變和和DCDC之間的調(diào)節(jié)可以實現(xiàn)不同的工況上的調(diào)節(jié)。
直流母線電壓由逆變器直接控制，逆變器可根據(jù)調(diào)度指令直接控制電池充放電，沒有額外通訊環(huán)節(jié)，限電時逆變器提高直流母線電壓電能會自動向蓄電池轉(zhuǎn)移，具備放電條件時逆變器降低直流母線電壓電能會自動由逆變器輸出。
由于MPPT位于直流母線前端，儲能系統(tǒng)的任何操作都不會影響光伏組件保持最大出力狀態(tài)，不存在儲能系統(tǒng)與MPPT協(xié)調(diào)控制的問題。
蓄電池直接接入光伏系統(tǒng)直流母線，不添加任何設(shè)備，因此不會增加額外設(shè)備成本和電能損耗。
以上是我的報告。謝謝各位。
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