并网光伏电站设计—逆变器-.ppt

并网光伏电站设计逆变器2024/5/22 周三1光伏并网逆变系统的设计一、光伏并网逆变器的类型二、光伏并网逆变器的功能三、光伏并网逆变器电路结构框图四、阳光电源公司SG500MX的交流参数五、逆变器选型六、汇流箱2024/5/22 周三2一、光伏并网逆变器的类型1、集中式逆变器（电站型逆变器）2、组串型逆变器3、微型逆变器2024/5/22 周三31、集中式逆变器（电站型逆变器）（1）特点：集中式逆变器的优点是输出功率大，可以达到兆瓦级，价格较便宜（0.3-0.4元/W），单位发电量成本低（2）用途：主要用兆瓦数及以上规模的光伏电站。（3）缺点：a、同一阵列中光伏器件不仅受串联模块特性的相互影响，也受并联模块之间特性的相互影响，因此会影响光伏器件的输出功率。该逆变器对光伏器件的利用率低于其它类型；b、光伏阵列中某一个组件被阴影遮挡时，该组件不仅不能输出功率，还会成为系统的负载，引起该组件的发热。2024/5/22 周三42、组串型逆变器（1）特点：每个光伏组串通一个逆变器，在直流端具有最大功率峰值跟踪，在交流端并联并网。对光伏组件串的利用率高一些。（2）用途：主要用于家庭和某些单位建设的小型并网电站。缺点：由于功率较小，一般从1kW-30kW，现在阳光电源公司已有60kW的组串型逆变器，相对成本较高，售价也较高，一般每W1.5-1元之间。2024/5/22 周三53、微型逆变器功率很小的逆变器，该逆变器直接与光伏组件相连接。（1）特点：a、每个逆变器与一块光伏组件组成一个并网发电单元，保证每个组件均运行在最大功率点，具有很强的抗局部阴影的能力；b、将逆变器与光伏组件集成，可以实现模块化设计，可以即插即用，系统扩展方便；c、逆变器基本不独立占用安装空间，分布式安装便于配置，适应不同安装方向和角度的应用；d、系统冗余度高，可靠性高，单个模块失效不会对系统造成影响；e、可以应用于BIPV系统，完全适应建筑集成光伏并网发电系统的需求，使光伏发电与建筑有机的结合在一起，实现BIPV系统发电效率的最大化；f、简化系统结构。（2）用途：目前主要用于小型光伏电站。（3）缺点：价格较高（3-4元/W）。目前实践上应用较少。2024/5/22 周三6二、光伏并网逆变器的功能1、自动运行和停机功能2、最大功率跟踪（MPPT）控制功能3、低电压穿越功能（LVRT）4、孤岛监测保护功能2024/5/22 周三71、自动运行和停机功能（1）自动运行。早晨日出后，太阳辐照度逐渐增强，光伏电池的输出也随之增大，当达到逆变器所需的直流功率时，逆变器即自动开始运行；（2）运行。逆变器运行后，时时刻刻监视光伏电池阵列的输出，只要光伏电池阵列的输出功率大于逆变器工作所需的功率，逆变器就持续运行，直至日落时，光伏电池阵列的输出功率小于逆变器工作所需的直流功率时，逆变器就停止工作。阴雨天也是如此。（3）停机。当光伏电池阵列输出功率减小，逆变器输出功率接近于零时，逆变器便进入待机状态。2024/5/22 周三82、最大功率跟踪（MPPT）控制功能（1）最大功率最佳工作点。光伏电池阵列的输出是随太阳辐射强度和光伏组件自身温度而变化的，光伏电池输出电压和电流呈非线性关系变化，其输出功率也随之改变。（2）最大功率跟踪控制。太阳辐射强度是变化的，最佳工作点也是在变化的。相当于太阳辐射强度的变化，始终让光伏电池组件的工作点处于最大功率点，逆变系统始终从光伏电池组件获取最大功率输出，即为最大功率跟踪控制。2024/5/22 周三93、低电压穿越功能（LVRT）（1）低电压穿越功能当电网电压由于故障而发生跌落，按照常规，并网逆变器应该脱离电网，而这可能反过来加重故障的程度，有可能引起电网崩溃，导致大面积停电。因而国家能源局、国家电网公司要求，当电网电压跌落至正常值的20%，甚至为零时，还能保持在网运行。逆变器的这种功能就称为低电压穿越功能。国家电网公司要求，光伏发电的光伏逆变器必须具备低电压穿越功能，以确保电网的稳定运行，否则不能并网。（一般20kW以下的逆变器不具备此功能）（2）低电穿越时间应根据保护和重合闸动作时间确定。当电压跌落到0时，要保持并网的时间为0.15s；当电压跌落到0.2UN时，要保持并网的时间为0.625s；当电压跌落到0.9 UN时，要保持并网的时间为2.0s。2024/5/22 周三10（3）解决低压穿越的方法a、用储能设备电网未发生故障时，电网给超级电容器充电，当电网发生故障时，超级电容器放电给并网点注入能量，提供并网点的支撑电压，可以继续使光伏设备并网工作正常运行；b、用无功补偿设备电网侧发生瞬时故障时，光伏电站本身不能提供瞬间的电压支撑，容性动态无功补偿装置可释放无功能量，显著提供光伏电站各母线电压，增强光伏电站低电压穿越能力。4、孤岛监测保护功能3、低电压穿越功能（LVRT）2024/5/22 周三114、孤岛监测保护功能由于光伏发电系统和电网并联工作，因此光伏发电系统需能及时监测出电网故障并切断与电网的连接。如果不能及时发现电网停电故障，就会出现光伏发电系统仍向局部电网供电的情况，从而使局部电网仍处于供电状态，造成设备损坏和人员伤亡。2024/5/22 周三12三、光伏并网逆变器电路结构框图2024/5/22 周三13四、阳光电源公司SG500MX的交流参数1、额定输出功率 500kW2、最大输出视在功率 550kVA3、最大输出电流 1008A4、总电流波形畸变率 3%（额定功率时）5、额定输出电压 315V6、输出电压范围 252-362Vac7、额定电网频率 50Hz/60Hz8、电网频率范围 47-52Hz/57-62Hz9、功率因数 0.9超前-0.9滞后10、隔离变压器 无变压器11、直流分量 3000m降额使用）排风需求量 4500m3/h显示 彩色触摸屏通讯 RS485/Modbus，以太网2024/5/22 周三15五、逆变器选型1、选型要点2、选择逆变器类型3、逆变器功率的选择2024/5/22 周三161、选型要点（1）逆变效率：越高越好。（2）MPPT的电压范围：前面已讲过，要与光伏方阵的电压、电流相配合。（3）MPPT跟踪的组数：如果光伏方阵朝向不一致，那么同一时刻的光伏方阵的电压、电流也不相同，最大功率点也不一致，所以应选择2组MPPT或多组MPPT的逆变器，以利于跟踪不同的光伏方阵的最大功率点。（4）最大直流电压：要与光伏方阵组串的电压相适应。（5）海拔高度：一般3000m以下，3000m以上要降容使用。（6）工作温度例：一般逆变器的最大直流输入功率比额定直流功率大10%左右，如500kW的逆变器可允许电池阵列的功率为560kW。2024/5/22 周三172、选择逆变器类型（1）大型电站（100kW以上的）一般选择集中型逆变器；（2）家庭电站或某些单位的小型电站一般选用组串型逆变器；（3）微型逆变器由于价格较高，目前国内很少使用。2024/5/22 周三183、逆变器功率的选择要与光伏方阵的设计容量相匹配，差距不要太大。2024/5/22 周三19六、汇流箱汇流箱是将光伏组串连接，实现光伏组串间并联的装置，并将必要的保护器件安装在此装置内。1、作用对于大型光伏并网系统，为了减少光伏组件与逆变器之间的连线，方便维护，提高可靠性。2024/5/22 周三202、组成2024/5/22 周三213、特点（1）满足室外安装要求；（2）可接入多路光伏组件串（8路、12路、16路），每一路配有熔断器；（3）配有光伏专用的直流电涌保护器（防雷器），正极和负极都具备防雷功能；（4）采用正、负极分别串联的四级断路器，提高直流耐压值；（5）对输入光伏阵列进行电流监控、显示及通过RS485接口传输到监控系统。2024/5/22 周三224、保护功能（1）光伏组串的过电流保护，熔断路额定电流Ir1.56Isc；（2）防雷汇流箱输出端应配置直流电涌保护器，正、负极都应具备防雷功能。防雷器参数应满足下列要求：a、最大持续工作电压（Vc）：Vc1.3Vocb、最大放电电流（Imax）：Imax（8/20s）40kA标称放电电流（In）：In（8/20s）20kA2024/5/22 周三23c、电压保护水平（Vp）：汇流箱参数：额定直流电压Vn/V电压保护水平Vp/kVVn601.160Vn2501.5250Vn4002.5400Vn6903.0690Vn10004.02024/5/22 周三245、其他功能（1）通信功能，实现远程通信；（2）显示功能，具有显示光伏组串电流；（3）外壳防护等级，IP65，满足室外安装。2024/5/22 周三256、安全（1）绝缘电阻：每条电路对地的绝缘电阻应不小于1000/V。（2）接地要求：接地电路中的任何一点到接地端子之间的电阻不超过0.02。2024/5/22 周三267、其他器件的选择（1）断路器：由于光伏阵列的电压范围为200-1000V，所以直流断路器耐压至少为1000V，最好为1500V。（2）熔断器：熔断器的最小等级可由光伏组件的短路电流计算而得。一般系统中使用的熔断器及连接线的电流额定值应满足最小1.56倍的Isc的值。例如，每路光伏组串最大Isc电流为7A，那么熔断器的电流等级应为7A1.56=11A。2024/5/22 周三27