光伏并網(wǎng)逆變器:用新能源創(chuàng)造新生活

進(jìn)入21世紀(jì),能源問題成為全世界共同關(guān)注的十大焦點(diǎn)問題之首。在我國,隨著《可再生能源法》的頒布和實(shí)施,太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電成為重要發(fā)電方式之一。

太陽能是綠色無污染的新能源,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng),將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)。它一方面節(jié)約了大量的煤炭等不可再生能源,另一方面由于不產(chǎn)生任何污染,減少了對(duì)環(huán)境再處理的大量資金投入。目前,世界上很多發(fā)達(dá)國家對(duì)在城市大規(guī)模建設(shè)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)都非常重視,并出臺(tái)了相關(guān)的鼓勵(lì)政策。光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,讓“并網(wǎng)逆變器”這個(gè)名詞開始為越來越多的人所熟悉。

走近并網(wǎng)逆變器

在太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中,并網(wǎng)逆變器是其核心部件。它不僅可以將光伏組件產(chǎn)生的直流電變換成同頻、同相、同等電壓的交流電送入公共電網(wǎng),而且還可以達(dá)到自由輸出電流(電壓)的選擇波形、頻率和振幅達(dá)到節(jié)能、節(jié)材、高效、安全、環(huán)保等多種目標(biāo),保證輸出電能質(zhì)量、提高系統(tǒng)整體效率。

北京科諾偉業(yè)科技有限公司及其前身中國科學(xué)院電工研究所新能源研究室,就是國內(nèi)最早從事太陽能光伏發(fā)電研究及產(chǎn)品開發(fā)的單位之一。深圳國際園林花卉博覽園1MWp并網(wǎng)光伏電站、北京天普50kWp并網(wǎng)光伏電站和西藏羊八井100kWp高壓并網(wǎng)光伏電站等示范項(xiàng)目均由北京科諾偉業(yè)科技有限公司承擔(dān)完成。

大型并網(wǎng)逆變器的研發(fā)

2005年,北京科諾偉業(yè)公司正式立項(xiàng)進(jìn)行150kW光伏并網(wǎng)逆變器研發(fā),標(biāo)志著在大中型光伏并網(wǎng)逆變器領(lǐng)域的研發(fā)工作進(jìn)入實(shí)質(zhì)運(yùn)作階段。大型高壓并網(wǎng)光伏逆變器是大型及超大型并網(wǎng)光伏電站特別是兆瓦級(jí)荒漠并網(wǎng)光伏電站的主要設(shè)備之一。此種逆變器多采用先進(jìn)的DSP控制技術(shù)和高壓并網(wǎng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)光伏系統(tǒng)的最大功率跟蹤、大功率逆變、反孤島效應(yīng)。此外,還可實(shí)現(xiàn)群控、休眠、集中和遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。

2006年10月,歷經(jīng)14個(gè)月的艱苦努力,150kW光伏并網(wǎng)逆變器樣機(jī)在雪域高原上海拔四千多米的羊八井光伏電站成功并網(wǎng)運(yùn)行,得到了系統(tǒng)可靠性的初步驗(yàn)證。150kW光伏并網(wǎng)控制逆變器,采用基于重復(fù)控制與比例積分控制相結(jié)合的并網(wǎng)逆變器輸出電流波形控制技術(shù),使得逆變器的輸出電流質(zhì)量得到顯著改善,額定功率條件下輸出電流的THD小于3%,達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平。它的研發(fā)成功,為我公司大中型系列化光伏并網(wǎng)逆變器的研發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這是目前我國應(yīng)用在大型并網(wǎng)光伏電站的第一臺(tái)大容量高壓并網(wǎng)逆變器,其改進(jìn)工作主要為:基于樣機(jī)長(zhǎng)期的運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì),從而進(jìn)一步提高效率、提高可靠性和降低成本。

大型高壓并網(wǎng)光伏逆變器及單、雙軸跟蹤并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是在承擔(dān)中國科學(xué)院重大知識(shí)創(chuàng)新工程方向性項(xiàng)目基礎(chǔ)上研制的。該項(xiàng)目的成功研制,填補(bǔ)了我國在大型高壓并網(wǎng)光伏逆變器,單、雙軸跟蹤并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)方面的空白,為今后在大型或超大型并網(wǎng)光伏電站的建設(shè)以及單、雙軸跟蹤并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

助力科技綠色奧運(yùn)

籌備奧運(yùn)會(huì)期間,北京科諾偉業(yè)承擔(dān)了“奧運(yùn)公園節(jié)能與可再生能源利用示范”的重點(diǎn)項(xiàng)目—奧運(yùn)公園太陽能光電利用示范項(xiàng)目實(shí)施工作。這充分體現(xiàn)了北京奧運(yùn)提出的“科技奧運(yùn)、綠色奧運(yùn)”的理念。

在實(shí)現(xiàn)科技綠色奧運(yùn)的過程中,并網(wǎng)逆變器又在至關(guān)重要的位置上默默的工作著。國家體育館100千瓦并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)與國家體育館建筑主體相結(jié)合,堪稱光伏與建筑一體化的經(jīng)典之作,也是體現(xiàn)綠色與科技的突出代表。國家體育館太陽能電池組件共有1124塊,結(jié)合體育館屋頂采光帶進(jìn)行安裝,分布在屋頂和南立面,替代原有部分建筑材料,滿足節(jié)能建筑要求。太陽能電池組將吸收到的太陽輻射能轉(zhuǎn)化為直流電,由專項(xiàng)線路統(tǒng)一輸送到地下一層太陽能發(fā)電控制室,通過逆變器把直流電轉(zhuǎn)化為交流電,再經(jīng)專用設(shè)備并網(wǎng)輸送到低壓配電系統(tǒng)。太陽能電池組每天額定輸出功率達(dá)到100千瓦,這樣,館內(nèi)2萬平方米地下場(chǎng)所的照明就有了保障。

新能源帶來新生活

在過去的二十幾年,我國太陽能的開發(fā)利用取得了巨大成就,太陽能光伏發(fā)電的技術(shù)水平與實(shí)用化程度有了顯著提高,應(yīng)用范圍和規(guī)模不斷擴(kuò)大,并網(wǎng)光伏技術(shù)也獲得了相當(dāng)大的發(fā)展。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用體現(xiàn)了我國對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視,同時(shí)提高了人民的環(huán)境保護(hù)和能源意識(shí)。太陽能產(chǎn)業(yè)不斷成長(zhǎng),也不斷受到國家政策的支持。2009年3月底,中國財(cái)政部連續(xù)發(fā)布的三個(gè)文件,又仿佛三縷陽光,照在了關(guān)注太陽能產(chǎn)業(yè)的人身上。

近年來全國各省也紛紛提出興建大型太陽能發(fā)電站的計(jì)劃。在光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中,集中式大型光伏并網(wǎng)電站是一個(gè)必然的發(fā)展方向。針對(duì)集中式大型光伏發(fā)電系統(tǒng)而設(shè)計(jì),能夠推廣應(yīng)用于百千瓦級(jí)、兆瓦級(jí)的各類光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),包括荒漠光伏并網(wǎng)電站、與景觀建筑結(jié)合的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)及相關(guān)產(chǎn)品等,必將有可觀的前景。

今年8月20日,目前國內(nèi)最大的太陽能發(fā)電項(xiàng)目—青海省格爾木200兆瓦大型荒漠并網(wǎng)光伏電站一期20兆瓦工程在格爾木市郊荒漠戈壁上開工,標(biāo)志著青海省在柴達(dá)木盆地打造“中國西部光電風(fēng)電產(chǎn)業(yè)基地”的戰(zhàn)略構(gòu)想邁出實(shí)質(zhì)性步伐。

根據(jù)國家發(fā)改委可再生能源發(fā)展規(guī)劃,我國的光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量在2010年將達(dá)到300MWp, 2020年將達(dá)到1.8GWp。那么,光伏并網(wǎng)逆變器必將繼續(xù)在“以新能源創(chuàng)造新生活”的進(jìn)程中大展身手了。