余勇：陽光電源及大功率儲能PCS關(guān)鍵技術(shù)研究
2014年6月23日，由國家能源局指導，中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟（CNESA）與杜塞爾多夫展覽（上海）有限公司共同主辦的儲能行業(yè)第三屆年度高峰論壇——“儲能國際峰會2014”在北京國家會議中心隆重開幕。陽光電源股份有限公司產(chǎn)品線總監(jiān)余勇先生在會上發(fā)表主題演講，以下為演講內(nèi)容。
余勇：
陽光電源成立于1997年，主要從事太陽能、風能、以及儲能等可再生能源研發(fā)生產(chǎn)銷售及服務。目前我們已經(jīng)在全球安裝了8GW的光伏逆變器，包括大功率和小功率的微網(wǎng)逆變器。同時我們也是光伏逆變器國家標準的制訂單位。我們?nèi)笾饕獦I(yè)務是光伏發(fā)電，風力發(fā)電和儲能業(yè)務，同時也向客戶提供整個光伏系統(tǒng)的解決方案。
PCS作為蓄電池、交流負荷以及交流電網(wǎng)的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，其主要模式包括：1.功率模式，作為職能部件接受系統(tǒng)的調(diào)度；2.調(diào)頻調(diào)壓模式，即按照電網(wǎng)的實際情況，決定功率的輸出；3.孤島模式，在脫離大網(wǎng)的情況下，自主主網(wǎng)或自動同步重新并網(wǎng)。隨著儲能系統(tǒng)功率等級不斷擴大，以及電壓等級的不斷提高，我們將推出模塊化的PCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，作為下一步的發(fā)展方向。另外，我們針對多臺逆變器集中并網(wǎng)特點，改善逆變器在分布式并網(wǎng)的介入性能。這主要基于：1. 多逆變器的變網(wǎng)過程中，容易引起電網(wǎng)系統(tǒng)的諧振；2.電壓對負荷敏感會造成全局性的系統(tǒng)諧振。隨著電力電子設(shè)備在電網(wǎng)末端的集中使用，并網(wǎng)的諧振問題日益嚴重。通過研究我們發(fā)現(xiàn)，逆變器本身的控制問題、載波不同步、電網(wǎng)電壓的背景噪聲都會造成諧振。
我們的方案是采用電容、電壓反饋的方式，通過一階微分控制，在諧振波峰處產(chǎn)生一個環(huán)節(jié)抵消諧振。增加一階微分控制后，諧振得到明顯改善。據(jù)此我們得到如下結(jié)論：在微網(wǎng)中，由于并聯(lián)逆變器各自的控制信號、載波不同步，此時逆變器可能會發(fā)生諧振、且高、低頻都可能產(chǎn)生諧振峰。同時控制算法對微網(wǎng)逆變器的諧振影響較大，不同控制算法、不同控制參數(shù)均會導致不同諧振特性。由于負荷存在多樣性，導致電壓波形控制產(chǎn)生明顯變化，現(xiàn)有的電壓控制方法不再適用。
隨著電網(wǎng)容量不斷擴大，PCS的并聯(lián)技術(shù)成為焦點。我們采用了虛擬電流的方式，即相當于在PCS輸出端增加虛擬電流，通過調(diào)整輸出電流達到目的。由于虛擬同步發(fā)電機有很好的故障恢復能力，我們希望通過對虛擬同步技術(shù)的研究，利用電源電子裝置的一些特性，使PCS設(shè)備能實現(xiàn)虛擬同步發(fā)電機的特性。
通過推演我們發(fā)現(xiàn)，在單臺或者多臺情況下，可以通過對功率的均分和下垂，實現(xiàn)自主調(diào)頻。所謂虛擬同步，是在一次調(diào)頻的基礎(chǔ)上，通過增加虛擬慣性環(huán)節(jié)，達到明顯改善系統(tǒng)動態(tài)性能的母體。通過測試我們看到，單臺VSG并網(wǎng)實驗中，虛擬同步發(fā)電機帶有慣量的下垂方式，對動態(tài)負荷和沖擊性負荷的響應非常快。我們采取上述VSG的控制方式，解決了微電網(wǎng)和大電網(wǎng)的無縫切換，并實現(xiàn)了柴油發(fā)電機組、小水電等一些小功率分布式發(fā)電電源的并聯(lián)運行。
謝謝大家。
嘉賓資料：
余勇，博士，研究員。2006年6月-至今，任陽光電源股份有限公司，產(chǎn)品線總監(jiān)，從事大功率風機變流器、大功率儲能逆變電源、離網(wǎng)電源的研發(fā)及管理工作。
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