光伏并网逆变器:用新能源创造新生活

进入21世纪,能源问题成为全世界共同关注的十大焦点问题之首。在我国,随着《可再生能源法》的颁布和实施,太阳能光伏并网发电成为重要发电方式之一。

太阳能是绿色无污染的新能源,太阳能光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。它一方面节约了大量的煤炭等不可再生能源,另一方面由于不产生任何污染,减少了对环境再处理的大量资金投入。目前,世界上很多发达国家对在城市大规模建设并网光伏系统都非常重视,并出台了相关的鼓励政策。光伏产业发展迅速,让“并网逆变器”这个名词开始为越来越多的人所熟悉。

走近并网逆变器

在太阳能光伏并网发电系统中,并网逆变器是其核心部件。它不仅可以将光伏组件产生的直流电变换成同频、同相、同等电压的交流电送入公共电网,而且还可以达到自由输出电流(电压)的选择波形、频率和振幅达到节能、节材、高效、安全、环保等多种目标,保证输出电能质量、提高系统整体效率。

北京科诺伟业科技有限公司及其前身中国科学院电工研究所新能源研究室,就是国内最早从事太阳能光伏发电研究及产品开发的单位之一。深圳国际园林花卉博览园1MWp并网光伏电站、北京天普50kWp并网光伏电站和西藏羊八井100kWp高压并网光伏电站等示范项目均由北京科诺伟业科技有限公司承担完成。

大型并网逆变器的研发

2005年,北京科诺伟业公司正式立项进行150kW光伏并网逆变器研发,标志着在大中型光伏并网逆变器领域的研发工作进入实质运作阶段。大型高压并网光伏逆变器是大型及超大型并网光伏电站特别是兆瓦级荒漠并网光伏电站的主要设备之一。此种逆变器多采用先进的DSP控制技术和高压并网技术,实现光伏系统的最大功率跟踪、大功率逆变、反孤岛效应。此外,还可实现群控、休眠、集中和远程监控等功能。

2006年10月,历经14个月的艰苦努力,150kW光伏并网逆变器样机在雪域高原上海拔四千多米的羊八井光伏电站成功并网运行,得到了系统可靠性的初步验证。150kW光伏并网控制逆变器,采用基于重复控制与比例积分控制相结合的并网逆变器输出电流波形控制技术,使得逆变器的输出电流质量得到显著改善,额定功率条件下输出电流的THD小于3%,达到国外同类产品水平。它的研发成功,为我公司大中型系列化光伏并网逆变器的研发奠定了坚实的基础。这是目前我国应用在大型并网光伏电站的第一台大容量高压并网逆变器,其改进工作主要为:基于样机长期的运行数据和运行经验,优化系统设计,从而进一步提高效率、提高可靠性和降低成本。

大型高压并网光伏逆变器及单、双轴跟踪并网光伏发电系统是在承担中国科学院重大知识创新工程方向性项目基础上研制的。该项目的成功研制,填补了我国在大型高压并网光伏逆变器,单、双轴跟踪并网光伏发电系统方面的空白,为今后在大型或超大型并网光伏电站的建设以及单、双轴跟踪并网光伏发电系统产业化开发奠定了基础。

助力科技绿色奥运

筹备奥运会期间,北京科诺伟业承担了“奥运公园节能与可再生能源利用示范”的重点项目—奥运公园太阳能光电利用示范项目实施工作。这充分体现了北京奥运提出的“科技奥运、绿色奥运”的理念。

在实现科技绿色奥运的过程中,并网逆变器又在至关重要的位置上默默的工作着。国家体育馆100千瓦并网光伏发电系统与国家体育馆建筑主体相结合,堪称光伏与建筑一体化的经典之作,也是体现绿色与科技的突出代表。国家体育馆太阳能电池组件共有1124块,结合体育馆屋顶采光带进行安装,分布在屋顶和南立面,替代原有部分建筑材料,满足节能建筑要求。太阳能电池组将吸收到的太阳辐射能转化为直流电,由专项线路统一输送到地下一层太阳能发电控制室,通过逆变器把直流电转化为交流电,再经专用设备并网输送到低压配电系统。太阳能电池组每天额定输出功率达到100千瓦,这样,馆内2万平方米地下场所的照明就有了保障。

新能源带来新生活

在过去的二十几年,我国太阳能的开发利用取得了巨大成就,太阳能光伏发电的技术水平与实用化程度有了显著提高,应用范围和规模不断扩大,并网光伏技术也获得了相当大的发展。太阳能光伏发电系统的应用体现了我国对环境保护的重视,同时提高了人民的环境保护和能源意识。太阳能产业不断成长,也不断受到国家政策的支持。2009年3月底,中国财政部连续发布的三个文件,又仿佛三缕阳光,照在了关注太阳能产业的人身上。

近年来全国各省也纷纷提出兴建大型太阳能发电站的计划。在光伏产业的发展进程中,集中式大型光伏并网电站是一个必然的发展方向。针对集中式大型光伏发电系统而设计,能够推广应用于百千瓦级、兆瓦级的各类光伏并网发电系统,包括荒漠光伏并网电站、与景观建筑结合的光伏并网系统及相关产品等,必将有可观的前景。

今年8月20日,目前国内最大的太阳能发电项目—青海省格尔木200兆瓦大型荒漠并网光伏电站一期20兆瓦工程在格尔木市郊荒漠戈壁上开工,标志着青海省在柴达木盆地打造“中国西部光电风电产业基地”的战略构想迈出实质性步伐。

根据国家发改委可再生能源发展规划,我国的光伏发电累计装机容量在2010年将达到300MWp, 2020年将达到1.8GWp。那么,光伏并网逆变器必将继续在“以新能源创造新生活”的进程中大展身手了。