从分布式光伏电站与配电网之间的相互影响:谈逆变器技术的创新发展方向2

来源:solarbe索比光伏网发布时间:2014-10-08 07:33:36
II.配电网对分布式光伏电站的影响

下面,作者介绍一下配电网的故障对分布式光伏电站所造成的影响,以及分布式光伏电站对电网的一个反馈。

电压跌落与电压骤升
电压跌落(又可称dips)是指在某一时刻电压的幅值突然偏离正常工作范围,经很短的一段时间后又恢复到正常水平的现象。电压跌落的根本原因是流经系统的电流突然升高,通常是两种情况:短路电流或者大负载的切换(例如,异步电机的启动)。目前,多数国家的技术标准都用跌落的幅值和持续的时间作为描述电压跌落的特征量,但对幅值大小和持续时间的界定范围还未形成统一的标准。以欧标为例,电压下降范围在10~99%之间,持续时间在10ms到1min之间的都定义为电压跌落。电压跌落和短路断路同为电力系统中最严重的电能质量干扰,严重时可以导致设备失效,它们也是衡量一个电网供电质量的基本指标。

电压骤升是指电压暂时性上升了额定电压的10~80%,持续时间为10ms到1min。这个时间通常与电力系统故障的条件相关联,例如单相接地故障会暂时性引起电压骤升。一般来说,对于接地的电力系统来说,电压骤升发生的几率小于电压骤降。

电网的电压骤降对分布式光伏电站会产生影响,反过来,分布式光伏电站会同样引起电网运行的扰动。比如,在低电平,一个装机容量规模较大的分布式光伏电站由于电网的扰动突然与整个电网断开,紧接着这种突然断开会反过来影响电网的稳定性。由此可以判断,合适的分布式电站安装策略是单个电站装机容量规模小,但电站的数量多,分布广泛。

低电平的电网扰动引起分布式光伏电站的断开,突然的断开又反过来导致电网扰动会迅速传导到更大区域内,然后再接着引起分布式光伏电站输出功率的锐减。这一现象说明,随着分布式光伏电站渗透率的提高,“电网出现故障,第一时间与电网断开”这一设计理念不再适合于分布式光伏电站。这就要求分布式光伏电站具有类似风力发电控制系统所要求的低电压穿越的功能。

谐波和间谐波电压
电压扰动是公共配电网中存在的主要电能质量问题。而由电网中非线性荷载引发的电压谐波是引发电压扰动的主要原因。间谐波往往由较大的电压波动或冲击性非线性负荷所引起,如各种变频调速装置等为间谐波波源。

逆变器对于电压的谐波和间谐波都是非常敏感的,尤其是逆变器进行电能转换阶段,电网电压出现电压和频率出现波动的时候。欧洲的研究人员证明,电压谐波和间谐波的叠加会对逆变器产生很多危害和严重的影响,但是这一点在中国大多数逆变器厂家的设计中并未引起足够重视。

III.逆变器的未来研发方向
今天,中国的逆变器制造业取得了长足的进步,产品质量不断提升,在国际逆变器市场也争取到了一席之地。但是目前还处于模仿制造阶段,缺少自主技术创新。从业者都清楚,有原创的技术创新,中国企业才会有国际市场份额,才会有民族品牌的崛起。

下面,作者提出几个逆变器技术创新突破的方向,供国内逆变器厂家参考。

逆变器控制配电网的电压波动
在并网点处,分布式光伏电站引起电压骤升,限制了电能并网的能力,尽管很多解决办法被提出来解决电压波动的问题,比如过电压保护等。但是通过逆变器来控制电压是一种最经济,最方便的方式。

欧洲相关研究表明,弱电网中使用的逆变器,未来的一个趋势就是整合电压调控功能,这一点也会体现在今后IEC的技术标准中。由于光伏电站自身运行变化(比如突然的阴天)所引起的电压变化,事实上不会影响电网的电压,因为这种光伏电站自身的电压变化在速度上是非常缓慢的,而且如果光伏电站的输出功率是面对一个较大的地理范围,这种变化对配电网电压的影响更加小。所以逆变器的功能应该更多的是调控电网并网点处配电网一侧的电压。

逆变器的防谐波电流
按照IEC61000系列标准设计的逆变器,由其引发的谐波电流问题可以忽略不计。光伏系统引发的直流插入问题,目前也未发现对电网运行产生影响。对于单相16A的大型逆变器,目前国内尚无专属的设计规范,但是这一类大型逆变器也会大量应用于分布式光伏电站中。而单相16A的大型逆变器是有可能引发电流谐波的问题,这一点需要重视。

逆变器提高短路容量
在使用地下电缆网络的城市地区,来自于光伏系统的电流与整个网络的短路容量相比是非常小的,在故障排除时,不会产生反作用。

但是当具有高渗透率的分布式光伏电站,在具有高阻抗的线路末端一旦发生故障,光伏系统的电流可能会影响故障检测与故障排除。在今后的设计中,逆变器被要求按设计规定,提供短期过载电流,一般来说是额定电流的300%,与电网保护装置相协调来帮助故障排除。

逆变器的“低电压穿越”
电压的突升与突降会引发逆变器保护功能的操作跳闸。这种灵敏度会增大过载条件下电网的不稳定性,尤其是对于装机容量较大的分布式光伏电站所在的电网区域,这一问题会更加突出。

随着中国分布式光伏电站的渗透率越来越高,对逆变器的各项技术要求也会不断提高,尤其是会要求应用于分布式光伏电站的逆变器具有“故障穿越”的功能,类似于应用于风电分布式技术中的“低电压穿越”。

逆变器抵抗电磁感应压力
目前,根据欧洲关于负载与发电量季节性波动强烈的分布式发电(包括风力发电与光伏发电)的研究表明,使用具有低电压穿越功能的逆变器,可以用较低的成本大幅度的降低分布式电站与其相联的当地电网的运行风险。但是同时必须指出的是,逆变器执行低电压穿越功能,其电子元件的寿命会大幅降低,这主要是由于电磁感应压力所造成的。

这也为中国光伏逆变器企业出了一个科研课题,设计和生产可以抵抗电磁感应压力的电子元件。

逆变器对电网事故的免疫力
逆变器需要对电压的谐波和间谐波具有很强的免疫力,目前的脉宽调制逆变器,对电压谐波并不敏感,但是对于电压间谐波非常敏感。因此未来逆变器一个重要的研究方向是,要求逆变器对电压间谐波同样具有较强的免疫力,而且要着重研究,逆变器如何预防,谐波与间谐波叠加造成的伤害。

在作者同国内几家著名的逆变器生产商的售后技术支持人员的交谈中得知,部分厂家有防谐波危害设计,但是所有的品牌的逆变器对如何预防电压谐波和间谐波叠加这种危害仍是个空白。

逆变器的削峰填谷
逆变器结合用电需求侧管理(Demand Side Management)开创了一种可能性,将电网用户变为一个积极的电能消费者,也是电能管理者。从我国近年来来的电力持续负荷统计来看,全国95%以上的高峰负荷年累计持续时间只有十几到几十个小时,其他时间电力供应是相对充足的,很显然采用增加调峰发电装机的方法来满足这部分高峰负荷很不经济。

因为光伏发电的高峰基本和居民白天用电高峰的时间轨迹相吻合,如果采用分布式光伏电站结合需求侧管理的方法削减这部分高峰负荷,则可以大大缓解电力供需紧张的压力。这又为逆变器制造企业提了一个新的方向,结合用电需求侧管理(Demand Side Management),将逆变器变身为电力智能管理中心。

结语
截至2014年5月,欧洲大约安装了4个多GW的分布式电站,其中80%是分布式光伏电站,在分布式电站设计与建设方面积累了相当丰富的经验,技术方面已经非常成熟。中国的分布式能源,尤其是分布式光伏电站的建设刚刚起步,尚缺乏各方面的经验。

目前中国关于分布式光伏电站的建设标准,运行时的控制设置,与电网并网的具体要求等,国内尚缺乏一个完整的技术标准体系,各个省甚至各个地区都有不同的要求,这大大制约了一次性集中解决分布式光伏电站与电网互动中的一些问题的可能性。分布式光伏电站技术标准化体系的建立,可以大大促进光伏发电技术与电网更好的融合。

而且有一些问题,是和当地具体条件相关联的。比如地下电缆网络的铺设,又如农村电网中广泛使用的具有较高电感性阻抗的高架线路,这些都可能会影响分布式光伏电站与电网的互动。

现在应用在分布式光伏电站中的逆变器,不单单是将直流电转换为交流电,这样一个简单的功能。它还提供了很多的附加功能:比如,与电网的管理相协调,提升电能质量;结合储能设备,提高电网的稳定性;避免运行孤岛现象以及削峰填谷。未来对于逆变器的设计要求,要求逆变器对于这些电网的故障具有很强的免疫性;要保证分布式光伏电站的输出功率保量,也要对电能质量保质。

逆变器的第一级目标是保质保量的为电网提高太阳能转换来的电能,第二级目标就是增加其对电网运行可靠性的可调控性,同时逆变器要有能力对电网的很多事故具有免疫性。

逆变器未来一个重要的发展方向就是沟通分布式光伏电站与电网,同时对两侧进行多样控制操作,包括电网产生的电压波动,电流谐波等。这要求逆变器整合电压控制技术,电流控制的可靠性控制算法,既要有短路容量的提升,也要有可靠性标准的孤岛检测。积极整合分布式光伏电站和电网,将用电需求侧管理于光伏逆变器技术做结合,将逆变器打造为智能电力管理中心,这将是未来的发展方向之一。

这一系列逆变器技术研发,后面要跟上的是国家专门针对逆变器的技术规范的及时出台。同时电力管理部门和政策制定部门,要着手将逆变器的调控功能纳入到电网调控体系中来。让逆变器技术和光伏技术一起引领中国一场从化石能源到可再生新能源,从集中供电到分布式的技术革命。

后言-写给中国逆变器行业企业管理层的话
未来20年,当分布式能源的渗透率超过10~20%,这一具有特殊意义的值后,未来配电系统将变成一种功率交换媒体,即它能收集电力并传送和分配它们;换而言之,将来它可能不是一个‘配电系统’而是一个‘电力交换系统(Power delivery system)’。

当配电系统出现这样一个革命性的变化,对整个世界来说,这是一场能源管理与消费方式的革命,没有任何一个国家可以置身浪潮之外。作者本人把它称之为第二次能源革命,19世纪以来化石能源主导的年代是第一次能源革命的产物,整个世界使用这一体系长达200年左右。”第二次能源革命“会对未来电网的基础设施建设产生一个深远的影响,也就是未来国家基础建设投资的一个很大比例是电网改造工程,这样一个电网改造工程会再次拉动中国的能源相关类企业与电力系统配套产业出现一个井喷式的发展。

分布式发电具有分散、随机变动等特点,大量的分布式电源的接入,将对配电系统的安全稳定运行产生极大的影响。逆变器是提高未来配电网运行可靠性的关键一环。

用电需求侧管理结合逆变器将会以”智能电表+逆变器+监控系统“的整个智能电力管控系统的形式走入千家万户,替代今天的家用电表,成为未来主流的电能管理系统。这是一条清晰的更新换代路线,电能计数器,从单向电表到双向电表,双向电表到智能电表,智能电表到智能电力监控系统。

光伏逆变器是整个分布式光伏发电的核心技术环节,可以说它是分布式光伏发电的灵魂。今天中国90%的光伏逆变器制造设计企业,仍然用孤立的眼光把逆变器视为一个独立的系统,局限于光伏系统之内,而没有把逆变器的功能拓展到电网可靠性管控上面。充分利用逆变器的控制功能,并将其整合到电网管理框架中,这样可以将逆变器产业的经济效益挖掘到最大,让中国的光伏逆变器制造业,做大做强。当然想让市场做大,企业做强,一个专门具有针对性的专门应用于分布式光伏发电中的逆变器行业技术标准是必不可少的。

中国企业仍然只是处于,在对西方的技术进行学习和模仿阶段,这不是因为中国逆变器企业的工程技术人员的技术水平处于学习和模仿阶段,缺乏创新力,而是企业管理者和相关技术人员的技术前瞻与技术视野有相当大的局限性,也就是说我们看不到那么,也就没有创新的思维。

中国企业的发展规划大多是:”活5年,做10年,赚到钱就走,或转型或退隐“。管理者对企业生命周期信心的不足,也导致了在技术前瞻性,创新性方面的严重缺失。试想一个人觉得自己只有 5年的生命,会想5年以后的事情吗?中国企业总是习惯于,西方国家先科技创新后,然后亦步亦趋的模仿,然后所有人都说”中国企业缺乏创造力“。这真的冤枉了很多技术人员,希望企业决策者和管理者却把企业发展计划的时间跨度拉长,从五年到十年,从十年到五十年。

只有看的到未来,才会为未来规划,并试着掌握未来。

中国人过去是依靠家族传承,对个体而言,没有来世,只有今生。虽然个体的生命是短暂的,但是企业本身是可以传承的。一个企业可以传承的不单是产品,更是文化与精神,乔布斯的儿子没去掌控苹果,但是乔布斯的伟大名字与苹果公司一起被传颂。
(来源:《光能》杂志,作者:广东保威新能源有限公司徐强)
索比光伏网 https://news.solarbe.com/201410/08/60553.html
责任编辑:carol
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
港华能源子公司收购15MW光伏电站来源:上市企业公告 发布时间:2026-06-11 17:36:24

6月10日,晶科科技公告其全资下属公司横峰伏众拟将天津静海晶能光伏发电有限公司100%股权,以1740万元转让给港华能源全资子公司苏州港能投绿色能源发展有限公司。标的公司为晶科科技已结项募投项目实施主体,持有并运营一座装机容量约15.09MW的光伏电站。此次交易系晶科科技推进轻资产运营战略的重要举措,旨在应对新能源发电行业加速市场化转型带来的不确定性。通过出售已建成电站资产,公司可回笼资金并全部用于补充主营业务营运资金,从而优化资产结构、增强整体抗风险能力。

三封表扬信|萨纳斯智维的专业与担当,业主这样评价来源:萨纳斯 发布时间:2026-06-10 13:45:18

青岛萨纳斯智维(青岛)电力有限公司近期连续收到来自安徽、江苏等地新能源业主单位的三封表扬信,集中体现了其在电力运维领域的专业能力与责任担当。三起典型事例分别涉及:安徽某风电场220kV升压站一次并网,团队通过全程驻守、严控流程,实现“零违章、零隐患、零差错”稳定投运;江苏某100MW风电场日常巡检中敏锐识别温控器温度偏差隐患,并规范完成更换,避免潜在设备故障;另一江苏新能源项目则高效处置多台箱变熔断器严重老化问题,连续奋战两日完成全部更换与跟踪巡检。三封表扬信共同印证了该公司以安全为本、专业至上、客户为先的服务理念,以及标准化、精细化、高效化的运维保障能力。(198字)

从“发电站”到“能源管家”:TCL光伏科技在SNEC 2026上定义的行业下一站!来源:TCL光伏科技 发布时间:2026-06-10 09:45:08

在2026 SNEC国际太阳能光伏与智慧能源展会上,TCL光伏科技以“合光聚力 敢为不凡”为主题,系统展示了其从传统光伏电站开发商向综合能源服务平台的战略升级。文章指出,面对行业迈向“源网荷储协同、电碳融合、AI数智运营”的新阶段,TCL光伏科技构建了覆盖户用、工商业、海外市场的多元化场景解决方案,并强化后端能源运营能力,涵盖数智化运维、虚拟电厂、售电服务及碳资产管理。其户用“墅野新居”、工商业“特能系列”及本土化光储方案,均体现高度适配性;AI技术则深度融入设计、分析与家庭能源管理全流程。展会期间,公司斩获三项行业大奖,并推进多项生态合作,标志着其全链路价值服务能力已趋于成熟。(198字)

大唐科研总院华东院:钙钛矿光伏实证技术在多地推广应用来源:大唐集团 发布时间:2026-06-10 09:30:43

大唐科研总院华东院自主研发的钙钛矿光伏实证技术体系,已在安徽肥东唐阳光伏电站成功推广应用,继三亚湿热带基地后实现多地落地。该技术聚焦钙钛矿光伏产业化中的核心难题——户外长期稳定性、发电性能及环境适配性,构建了涵盖技术验证、实证测试、成果转化与工程推广的全链条闭环。其创新点在于采用钙钛矿与晶硅组件双系统同步实证,在真实户外环境下长期对比发电效率、衰减特性与环境适应能力;配套建设多能流优化调度监测系统,实现智慧运维,并自主研发便携式户外IV测试仪以应对复杂工况检测需求。目前技术已通过长期实地验证,适配高温湿热、内陆分布式等多种场景,肥东项目正进入运行监测阶段,进一步检验其在内陆分布式条件下的实际表现。(198字)

从“发电站”到“能源管家”:TCL光伏科技在SNEC 2026上定义的行业下一站来源:北方网 发布时间:2026-06-09 17:20:42

在2026 SNEC国际太阳能光伏与智慧能源展会上,TCL光伏科技以“合光聚力 敢为不凡”为主题,系统展示了其从传统光伏电站开发商向综合能源服务平台的战略升级。文章指出,面对行业迈向“源网荷储协同、电碳融合、AI数智运营”的新阶段,TCL光伏科技构建了覆盖户用、工商业、海外市场的全场景解决方案,并强化后端能源运营能力,包括虚拟电厂、售电服务、绿电绿证及碳资产管理。通过AI驱动的智能设计、运维与家庭能源管理,支撑多区域、多业态规模化服务;依托全球化布局与SunPower技术积累,已将光储一体化方案落地全球22国。展会期间获三项行业大奖,并深化生态合作,标志着其全链路价值服务能力趋于成熟。(198字)

BC先驱破局:从硅片龙头到Tier1 TCL中环的价值跃迁之路来源:TCL中环 发布时间:2026-06-05 08:49:18

本文聚焦TCL中环在2026年光伏行业深度调整期的战略跃迁路径。面对产能过剩、价格承压与激烈洗牌,公司摒弃低价内卷,以“全链一体”为根基,推动从全球硅片龙头向组件Tier1厂商转型升级。文章系统阐述其三大核心支撑:一是依托“珠峰、昆仑、武夷、泰山、天山、太行”六大硅片产品系列,以优质优价与精准适配重构上游价值体系;二是凭借原生BC技术壁垒——超1600项核心专利、专用高纯硅片供给及全链自研自产能力,形成技术、成本与交付三重护城河;三是构建覆盖海上、沙漠、工商业及户用等全场景的BC与TOPCon双技术产品矩阵,并发布行业首份TOPCon多分片技术白皮书,强化标准引领与全球化交付实力。(199字)

全球光伏逆变器厂家推荐:深度解读爱士惟的智慧能源解决方案来源:爱士惟 发布时间:2026-06-04 19:42:06

本文聚焦全球光伏逆变器市场格局与代表性企业爱士惟的综合竞争力。在2024年全球逆变器出货量达589GWac、中国厂商占据九席的背景下,爱士惟以28%的年增长率跻身全球第六、中国第三。公司依托德系技术传承与自主创新能力,构建覆盖户用(1–60kW,全球户用光储出货量第三)、工商业(全球前三)及地面电站的全场景“光—储—充”产品矩阵,并拥有32GW年产能和遍及60国的服务网络。其核心优势在于融合AI能效优化与数字孪生的AI Mode智慧能源管理系统,以及200余项知识产权支撑的技术实力。文章指出,爱士惟正加速向智慧能源解决方案提供商转型,是兼具品质可靠性与智能化服务能力的全球重要供应商。(199字)

安徽颍泉区发改委积极申报2026年地面光伏电站项目来源:颍泉区发改委 发布时间:2026-06-04 09:15:09

安徽颍泉区发改委积极落实阜阳市关于6兆瓦以下地面光伏电站开发建设的工作部署,统筹推进2026年项目申报。工作聚焦三方面:一是强化指导服务,及时转发通知、明确申报要求,专人对接企业及村级主体,规范指导资质、土地租赁、政府协议等材料准备,并严格审核用地性质,杜绝占用基本农田和生态保护红线;二是深入摸排储备,共组织申报15个项目,总装机约4.2万千瓦,涵盖农牧配套、农光互补、渔光互补及村级光伏帮扶等多种类型,其中9个为乡村振兴帮扶项目,由村集体或街道作为实施主体,产权归属村集体;三是主动对接市级部门,协调资规、林业、水利等单位出具支持意见,同步推进电网接入审查,目前已完成全部项目初审并按时上报。

全球光伏逆变器服务商解析:爱士惟以技术驱动与全球化布局领跑智慧能源赛道来源:爱士惟 发布时间:2026-06-02 16:54:26

本文聚焦中国光伏逆变器服务商爱士惟的发展实践,系统解析其在全球能源转型背景下的竞争优势与战略路径。文章指出,在全球十大逆变器供应商九家来自中国的高度集中格局下,爱士惟依托德系技术传承(源自德国SMA)与自主研发双轮驱动,2024年以24.2GW出货量位居全球第六,户用逆变器出货量居全球及中国首位;其AI Mode智慧能源管理系统被认定为全球首创,融合AI预测、数字孪生与碳足迹追溯,实现能源管理从事后响应向事前推演升级;公司已构建覆盖光、储、充全场景的产品矩阵,储能业务收入占比由2023年的3.9%跃升至2025年的34.6%;海外收入超51%,业务遍及100多个国家,并已递交港交所上市申请,加速全球化服务网络建设。(199字)

三峡能源获得发明专利授权:“一体化滩涂光伏电站支架基础结构及其施工方法”来源:证券之星 发布时间:2026-05-27 08:41:13

三峡能源于2026年5月26日获得名为“一体化滩涂光伏电站支架基础结构及其施工方法”的发明专利授权。该专利针对沿海潮间带滩涂地区地基承载力弱、腐蚀性强、潮汐与强风影响大等特殊工况,提出一种由树根桩基础与支架部分组成的一体化结构:树根桩含竹节形主桩、管状副桩及十字板桩底;支架通过套筒与套环套接桩顶与主桩,并以销钉固定,辅以斜撑和间隙设计提升稳定性。该方案施工简便、人工需求少、耐久性高。截至2026年5月,公司累计获授权专利1154项;2025年研发投入为1957.57万元,同比下降53.97%。

安徽芜湖市启动6MW以下地面光伏项目申报来源:芜湖市发改委 发布时间:2026-05-25 22:15:39

芜湖市发改委于2026年5月启动6兆瓦以下地面光伏电站项目申报工作,旨在落实安徽省能源局关于规范此类项目建设管理的要求。申报对象为利用非分布式光伏用地(如坑塘水面、大棚、高速路基等)建设、单个并网点装机小于6兆瓦的地面光伏设施;符合条件的220千伏及以上接入、容量不超50兆瓦的建筑附属光伏项目也可参照纳入。项目须确保用地合法合规,避开基本农田、生态红线、耕地及水域,并完成电网接入与消纳论证。申报需提交用地证明、部门合规意见、接入方案等材料,经县区初审、市级复核及电网评估后,形成年度推荐清单报省能源局。政策明确项目按集中式光伏管理,支持配置储能或高自发自用比例,并建立动态调整与全过程监管机制。(199字)