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郑桂标:逆变器中国效率到底如何计算?

发表于:2015-08-31 08:40:26 来源:凤凰一能说会道

逆变器被誉为光伏电站的大脑,与光伏电站发电量指标息息相关。作为国内光伏逆变器一哥,阳光电源十八年来始终专注于做逆变器。

8月24-25日,第十届亚洲太阳能光伏创新与合作论坛在上海国际会议中心举行,大会将“光伏行业十佳创新企业”奖颁给了阳光电源股份有限公司(以下简称“阳光电源”)。

最近一段时间,阳光电源副总裁郑桂标总是会向同行谈起一个公式,那就是逆变器的效率到底应该如何计算?在他看来,对于逆变器的效率,应该按照全生命周期来评价。通过多年的行业积累,郑桂标提出,逆变器的真实使用效率=转换效率*动态MPPT效率*可用率*真实寿命率。

这个公式到底作何解释?阳光电源如何看待前不久西北某大型地面电站的脱网事故?阳光电源为什么也要做组串式逆变器?对于能源互联网有何看法?8月20日,在宁夏光伏电站发展高峰论坛期间,郑桂标接受了笔者专访,以下是采访实录——

脱网——取决于控制力和复杂程度

“上次那个项目震荡,问题最后是暂时解决了,但是以牺牲全年2%的发电量为代价的。”


 阳光电源集中型逆变器在阿尔及利亚中技贾内特3MW光伏并网项目应用

笔者:前不久我们看到报道说,西北的一个大型地面电站的组串式逆变器脱网,对这个事情您怎么看?

郑桂标:脱网这件事确实发生了,我们也做了大量的研究,组串式脱网的概率会很大,原因就是它的系统相对比较复杂。当然这里面是有一些技术方面的原理的,概率大了之后在某一些条件下就会发生。我们经常讲一个概念,就是谐振,谐振本身可能会造成脱网,故障也有可能导致脱网,大面积脱网有可能就会造成谐振脱网。上次那个项目的震荡,问题最后是暂时解决了,但据可靠消息,是以牺牲全年2%的发电量为代价的。

笔者:如果出现大面积的脱网,脱网的原因在哪几个方面?

郑桂标:脱网的原因,曾经有篇文章分析过。并联运行的逆变器数量太多的时候,整个电站的设计参数和电网的参数有一个临界的点,让它震荡。越是复杂的系统震荡的概率会越大,每一台设备的参数在运行过程中有个控制,一个是控制能力,一个是系统复杂程度。如果控制能力特别强,能hold得住,就不用怕;如果控制能力又不强,又很复杂,脱网概率就高了。从整个电站来说,即使今天不震荡,控制能力差、系统又复杂,在某一些工况下,电压升到一定程度、或者机器里的某一些参数变化了,积累到一定程度达到震荡的点,就震荡了。

所以,震荡也好、脱网也罢,取决于两个因素:一个是控制能力,一个是系统的复杂程度。

复杂是因为系统设计有问题,控制是产品本身的软件和硬件的能力以及电网与环境的适应性。适应性差容易震荡,比如早期的产品,动不动一个小系统就震荡了,都出现过类似的问题。

笔者:我们也看到阳光电源也在做组串式逆变器,这个是出于市场竞争考虑还是?

郑桂标:首先全行业都认为我们是集中式先做出来再去做组串式,这是误解。实际上我们最早做出来的产品就是组串式。阳光电源的产品是从1.5kW开始做起来的,然后到2.5kW、3kW,我们经历了一个从组串式到大功率,再到齐头并进的过程。当前阳光电源坚持全产品型谱的策略,针对不同的电站场景因地制宜选择相适应的逆变器类型。

笔者:如果从发展趋势来看,似乎从组串式到集中式是一个趋势,那我们现在为什么要倒回去呢?

郑桂标:技术的发展是从小到大,大到一定程度之后,小功率和大功率的产品技术也在进步,同步发展。如果我画一个时间轴,小功率的出现是在其中的某一个点,大功率可能在后面出现了,但这个时候技术一直是在进步的。可能从经济安全可靠的角度考虑大电站要用大功率的,市场需求驱动产品开发,必须去做大功率。现在有一个西班牙的公司想要在中国做4兆瓦单机,我们刚刚在酒泉签了一个单子,提供2.5兆瓦的单机,一次定了60兆瓦的逆变器。但同时小功率也是齐头并进,因地制宜嘛,假如你的屋顶是300千瓦,难道你要用500千瓦的逆变器吗?所以说不存在是倒回去做300千瓦的,而是因为这个需求依然存在。500千瓦的需求也诞生了,我就满足500千瓦的产品需求,300千瓦的需求依然会存在,因此300千瓦还会做。所以不是做了大功率回来做小功率的,也不是因为有了小功率的竞争才去做小功率的,而是因为这个需求是一直存在的。所以我们的技术进步可以同时用在不同类型的逆变器产品,可能原来92%的逆变效率,现在可以做到98%-99%了,此产品非彼产品,不可同日而语了。

逆变器的中国效率公式

“逆变器的真实使用效率=逆变转换效率*逆变器动态MPPT效率×可用率×真实寿命率。”


阳光电源集中型逆变器在同心光伏电站应用

笔者:您最近都在推广一个公式,就是逆变器的真实效率公式,这个公式作何解释?

郑桂标:我们认为,逆变器的真实使用效率=逆变转换效率*逆变器动态MPPT效率×可用率×真实寿命率。(真实寿命率=实际使用寿命/购买时预期寿命)

首先,我们要评价一个产品,应该是全方位的评价。如果单单只评价转换效率,这个数据当前是容易做成的,实验室里毫不费力都能做到99%以上,但是要把它变成可靠的产品保证长期发电运行,只有转换效率是不完整的。

MPPT效率就是一个系统里面的最大功率点跟踪效率,但是这个点客户和现场人员不容易测出来,比如一个电站能发到450千瓦,这个时候你只取350,那么进行转换的时候,该是多少效率就是多少效率,与MPPT本身没关系,我自己并不知道损失了100千瓦。MPPT效率分为静态和动态两种,静态MPPT效率因为约束条件基本固定,这个最大功率点比较容易找到;但是一个电站因为光照条件、电压、温度一直处于动态变化状态,动态最大功率点则不容易找。当然会出现各种各样的算法,不同的厂家算法是不一样的。

逆变器在电站系统正常运行情况下,可用率表示的是可以达到预期正常运行的时间。运行的时候效率很高,但是不运行就没办法。当然不运行有很多原因,比如对电网的适应性差,电网稍微一干扰就停机了;或者中间过热了被迫停下来了。如果经常不运行,老出毛病要维修,服务跟不上,可用率就下来了。可用率不仅指的是逆变器产品本身,还有服务系统,比如服务反应慢,优秀企业半天甚至夜晚就可以处理掉的问题,你却要用一周时间恢复,也导致可用率变低。假设一个电站有20台逆变器,如果有一台7天没有运行,那就是7÷(20×30),整个电站运行的百分比就降下来了。

再就是产品的真实寿命,大部分的产品都是说25年,但是如何证明呢?就好比一个人如何证明自己能活80岁一样。

笔者:企业如何证明自己的产品寿命能使用25年呢?

郑桂标:产品的真实寿命有很多参数能影响它,确实很难证明,但也有一定的规律。比如高温升就是产品寿命杀手。举个极端的例子,比如手机,把它放到微波炉里面一加热就坏了,放到超低温环境也可能很快冻坏了。

但即使在40°-50°左右的环境下使用,这个产品老化的进程依然存在。电子产品有个规律,在预期设计温升范围之外,由于器件加速老化,温度每升高10°,寿命会降低一半。比如原来在40°下设计的运行寿命是20年,如果在50°状态下运行,就只能运行10年了;如果再到60°运行,就只剩下5年了。

有的产品高温升,是设计方案本身就有先天缺陷带来的。比如外壳散热效率,风扇的排风强度、风道设计的合理性,以及内部元器件本身的耐温性能。

实际上,单独从我们研究市场上的产品温升来推测,有些公司的产品可能只有5年的预期寿命。过去几年的产品的使用情况也验证了这一点。寿命降低,花的是同样的价钱,但价值却大打折扣了。所以说一个产品的真实效率,需要由上述几个条件来构成,缺一不可。

笔者:那么这个平衡点在哪里?

郑桂标:这个平衡不容易把握,与产品的可靠性有关系,与服务体系也有关系,而服务体系的成本与总供货规模有关系。假设西部一个20万/年的区域服务体系,如果区域产品的保有量很大,分摊到每台设备的成本就低了。那么服务体系可以做得很完善,平均故障恢复的时间也控制在最短,这是影响可用率的。

如果可以接受略高的采购价格,产品质量相对更好,增加验证的成本,降低温升、减少故障率,产品寿命就会有保障。最后的几分钱投资的回报率就会很高,但往往由于采购机制的制约,很难最优采购。

对于产品的真实寿命,一般的采购者还没有很好的办法测量,因为有的东西你永远不知道,就像一个人没有办法预测自己活多少岁。但是有一个办法可以预估:首先,具备你这个基因的人都活过了100岁,那么活过100岁的大概率是怎样的就有一个预计;如果某个家族的成员都短寿,从古到今家族里面还没有过60岁的,这个概率就会打折扣了。

反映到市场上去,如果一家公司过去做的产品,注重质量,被大多数客户所认可,就可以大致预计这个公司现在这个产品应该问题不大,因为它有设计、制造的基因在里面,实际上就是专业的品牌价值。 

 

 

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