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下一代可再生能源逆变器未来发配电产业的变革

时间:2021-01-19 00:59 点击次数:
  本文摘要:下一代商用和公用级太阳能逆变器将成为推动大规模分布式能源系统发展的核心关键技术。通过集成更大的容量、更可信的输入质量和先进的设备控制功能,这些更强大、更高效的智能逆变器将逐步提高分布式发电能源系统的可控性和整体性能。 这些逆变器具有先进设备的临床和预测功能,可降低发电效率,最大限度地减少市场需求和系统维护周期,是提高未来可再生能源系统性能的关键因素。

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下一代商用和公用级太阳能逆变器将成为推动大规模分布式能源系统发展的核心关键技术。通过集成更大的容量、更可信的输入质量和先进的设备控制功能,这些更强大、更高效的智能逆变器将逐步提高分布式发电能源系统的可控性和整体性能。

这些逆变器具有先进设备的临床和预测功能,可降低发电效率,最大限度地减少市场需求和系统维护周期,是提高未来可再生能源系统性能的关键因素。与传统的水和蒸汽驱动的涡轮发电机不同,新能源行业(如光伏(PV)和燃料电池(FC))没有三个独特的机会:第一,许多替代能源本质上产生直流电,但不应该用作电力终端,因为它们不能得到有效控制。

这些DC能源必须进行有效的转换,用户或公用事业在投入使用前大多通过逆变器将这些不稳定的DC转换成稳定的交流或DC。这个电子联网点因此被用作电子货币管理系统。逆变器的本质是能量转换和控制系统中的智能设备。变频器具有检测各种状态变化的能力,能够存储、处理和响应变化的状态,并向远程管理系统报告。

作为可再生能源发电系统的智能组件,逆变器的确切价值几乎还没有被理解。未来几年,随着可再生能源行业应用的深入,逆变器将变得越来越重要。

逆变器可以专注于各种检测到达数据,这些数据需要传输进行远程分析,还需要对数据本身进行相关性分析,设置基准长期数据,并从系统操作员和性能表现方面预测异常数据。临床应用可以在逆变器内部进行,也可以通过外部硬件进行。

通过临床实践,可以确认系统的运行状态,找出可能导致系统性能下降的原因,可以保证人员到达问题现场时有所准备,从而在相当程度上加强了系统维护团队的保障能力。逆变器在可再生能源行业的第二个机会领域来自于可再生能源产生的电能因间歇性风力和天气模式等环境因素而出现的明显投入波动。这些可再生能源在生产能源时从无到有,具有明显的周期性特征。

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这些特征不仅将替代能源发电与更为线性的传统能源发电(理想基本能级能源发电)区分开来,而且使其成为传统能源发电的补充——因为替代能源发电的周期性特征与能源的最低市场需求阶段相吻合。如果这种有序状态介于基本发电和峰值发电之间,那么挑战就变成了如何对替代能源发电系统进行线性规划和管理,以使每个能源的发电输出在发电过程中尽可能广泛地超过最大值。逆变器的功能是向电网传输军事功率,包括无功功率、幅值平衡、谐波避免等。如果接收可再生能源系统的逆变器没有得到充分利用,可以将其简化为可控有源滤波器。

这种缓慢或动态的无功功率对电网电压的稳定非常重要。2003年停电报告证明了变频器的这一功能。如果将反向或慢速无功功率投入系统的关键点,可以缓慢补偿电压波动。

作为一种分布式、动态、高效的资源,光伏并网发电系统天生具有这种宝贵的功能。新能源产业中逆变器的第三个机会领域来自于其所产生能量的存储和发电的整体质量所面临的挑战。

替代能源发电系统通常靠近居民区和负荷中心。这种动态发电经过能源网络的供需端,增强了两端相连的逆变器的重要性。

逆变器的作用还包括两个方面:一是从输出能量中管理和提取仅次于功率;第二,修复能量——输出合格的交流电到电网洗手。由于逆变器的电子特性及其开关频率比电网频率低许多数量级,输入电能质量不会很好。逆变器以其速度快、智能化的特点成为电网中的一种强大资源。

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同时,逆变器享有必要的通信功能,通过控制大量的加法和同步工作,可以作为大型发电厂或军事电网系统中的高效设备。如今,在现代电网发电系统中,高效、构建的分布式发电系统早已被证明非常有价值,甚至在一些地方取代了旋转储能的必要性。在这方面,并网逆变器超过了无限的响应速度和可控性。必须理解的是,向大规模兆瓦级可再生能源分布式发电系统的发展一直是人们普遍理解的最重要的趋势。

这些大规模系统通过降低安装成本、提高效率(通过大规模网络和逆变器)和更有效的电网整合(通过中压进行必要的电网连接)建立了真正的规模经济。由于电子设备在操作人员方面要比传统电网设备快得多,所以了解并网逆变器对电网稳定性的影响并不难。

已经制定了严格的UL1741和IEEEP1547网络标准来规范和控制这种网络。逆变器的高速本质在大多数并网甩负荷中是没有意义的,这使得其甩负荷比火电厂的标准要严格许多个数量级。随着并网容量的减少,很有可能改变对逆变器和并网的排斥态度,就像并网风力发电系统中经常出现渗透能力一样,取代仍然应用于其他可再生能源和分布式发电系统的并网排斥。

先进设备的逆变器作用将更加重要,因为它们在可再生能源系统的发电过程中会在整个电网中波动,而不是简单地跳闸;先进设备的逆变器也可以在孤岛条件下高效运行,也可以在具有辅助发电系统、储能系统和动态阻抗控制功能的微电网中运行。下一代逆变器将成为可再生或替代能源(如光伏或燃料电池)与公共电网之间的纽带,成为电力系统的智能连接器。下一代逆变器将是高速、大规模的,具有有源滤波器的可选功能,并且可以远程控制。万事俱备,顺理成章的下一步就是把它建成电网和SCADA系统,让逆变器和可再生能源系统成为公用事业真正简单的资产。


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