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微型光伏逆变器

2013-5-2 13:56| 发布者: echo| 查看: 9638| 评论: 0

摘要: 1、微型逆变器的设计质量评估 呈几何级数增加的微型逆变器可能带来的安全隐患,你想到了吗? 基于组件功率等级(300瓦)的微型逆变器,与组件本身的基本特性有两个巨大的差异: 1. 组件是单一的二极管结构( ...
       2、基于微型逆变器的分布式系统:远远不止于微逆

       发电机还是发电厂?这是一个问题。

       微型逆变器与组件一同构成了一台理想的交流发电机,多个发电机组成了一个发电厂。微型逆变器之美在于,它把可商业化的(静态)交流发电机做到了300瓦的功率等级,提供了一个彻底的分布式发电解决方案,这是人类电气文明史上的一个里程碑事件,它进一步的使个人发电真正地、具有商业意义地成为可能。可惜的是,它的深刻内涵与完整外延,连先驱者们也并不十分清楚。不过,就像很多其它的技术革新一样,这也属于正常。

       分布式发电系统有两个层面的:收益的分布式和风险的分布式。两者都要兼顾,但是会根据电厂的规模而侧重点不同。

       住宅屋顶的小型系统(小于10kW)更侧重前者,而大型系统(300kW以上)更侧重后者。防触电风险由漏电保护机制提供,防变压器烧毁风险由电流的直流分量检测机制提供。

       在集中式逆变器的时代,发电机和电厂是合二为一的,所有的收益控制和风险控制都集中于逆变器一身,所以,集中式逆变器要求做漏电保护、直流分量保护也就理所当然了(成本上也能够承受)。而在微逆变器的时代,发电机和电厂不再是同一实体。多个合格的发电机(微逆变器)的组合并不等于一个合格的发电厂。最直接的原因是,作为发电机的微逆变器,认证机构并不需要检测其漏电流及直流分量(且成本上也不能承受),但是电厂却需要这两个强制安全保护:因为漏电伤人是严重的安全事故,而直流分量烧毁配电变压器会直接危害电力系统的安全。这两者都是电厂业主必须承受之巨大责任。

       E公司 、A公司和N公司的系统,因为没有eGate,无法对漏电流和直流分量进行分布式的、智能化的检测并做出及时的保护,因而他们的方案只适用于小型系统,且外加第三方保护(因而导致成本的不可控)。严格意义上将,他们只是“发电机供应商”,而只有英伟力才是“发电厂供应商”。一字之差,千里之遥。事实上,我们的这几位竞争对手并不了解电力系统(他们的高管和技术团队是以半导体行业的为主),他们还没有做好解决百千瓦级、兆瓦级分布式微逆系统方案的准备。

       英伟力的三相eGate+微逆变器的系统,是一个完备的16x3x0.25kW=12kW电厂,它完美地满足了一个分布式电厂所需的一切电气安全要求:二级防雷、双重机械触电断开、漏电流检测及安全断电/自动恢复、并网电流直流分量检测及安全断电/自动恢复。基于这样的一个完备的分布式电厂单元,用户可以像小朋友搭乐高模块(Lego Blocks)一样,轻松地搭建任意功率级别的分布式电厂。

       目前,就笔者所知,全球范围内只有英伟力的eGate+微逆变器系统,可以完全模块化、智能化地实现真正意义的、任何功率等级的分布式光伏系统。这与笔者20多年来在电力系统、电机控制、先进电力电子变换器方面一线工作中所积累的丰富经验是密不可分的。

       无论是组件厂还是逆变器厂,都只是自觉不自觉地关注“发电机”(即逆变器)本身,而电网公司则更关心作为一个整体的发电厂是否符合并网要求。

       向终端客户提供基于微逆变器的分布式解决方案,从收益的角度来讲,他们从中得到了实惠。可是,到目前为止,绝大多数微型逆变器厂家似乎都只关注和满足了终端客户的利益诉求,却忽略了对电网公司的基本尊重:电网公司并没有从分布式发电的额外收益中获得任何好处。相反,对于同功率等级的电厂,电力系统要面对比集中式逆变器多得多的发电机(微型逆变器):分布式电厂中的发电机数量的激增使得电力系统的可靠性问题变得空前复杂起来了。

       举例来讲,J公司的奉贤工厂一兆瓦(1MW)项目,选用了英伟力的4200台微型逆变器,即4200台发电机。如果选用250kW的集中式逆变器,则只需4台发电机。4200台微型发电机的额外发电为J公司的奉贤工厂带来更好的收益,但是如果处理的不好这些发电机带来的潜在安全问题却留给了电网。除了常规的过欠压、过欠频保护,频率调节功率、孤岛保护、防雷之外,还有两个严肃的安全问题必须面对:一、漏电流保护;二、直流分量保护。漏电会危及人身安全(其重要性不言而喻);直流分量会危及升压变压器的安全。漏电流危害生命,这会被受害者及保险公司起诉;直流分量会导致配电变压器异常升温,甚至烧毁,这会受到电网公司的严厉处罚。

       因为成本的关系,微型逆变器本身都不具有主动漏电保护和直流分量保护功能。这两项重要的电气安全指标,如果处理不好会对整个系统的安全留下巨大的隐患。试想,J公司的奉贤项目的4200台微型逆变器中有一台发生漏电或者直流分量超标,结果将会怎样?

       我们的竞争对手,E公司、A公司和N公司的系统,只能加入第三方的漏电保护和直流分量保护。但是,他们马上就面临两个两难的命题:这些保护,是集中在中央配电箱呢,还是分布在各处?


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