CESTE2024|| 锦浪科技张文平:锦浪高性能逆变器助力光储市场发展
据能源圈了解到,8月24-26日,由深圳市发展和改革委员会指导,中国化学与物理电源行业协会与南方科技大学碳中和能源研究院联合主办,100余家机构共同支持的碳中和能源高峰论坛暨第三届中国国际新型储能技术及工程应用大会与新型储能技术青年科学家论坛在深圳召开。此次大会主题是“开拓新质生产力,推动储能产业高质量发展”。
大会主办方邀请6位院士及100位行业专家分别从新型储能系统集成解决方案、长时储能技术及应用、虚拟电厂、工商业储能专场、新型储能电池、新型储能与电力市场、智能微电网、储能标准宣贯、新型储能技术青年科学家论坛等12个专场进行充分讨论交流。
来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的500余家产业链企业,1012位嘉宾参加了本届大会,其中21家企业展示了储能产品解决方案,在线观众超过4万余人观看了开幕盛况。
本次大会由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会和能源圈、数字储能网联合承办,中国化学与物理电源行业协会储能应用分会专家委员会提供学术支持!
8月25日上午,锦浪科技股份有限公司首席专家张文平受邀在“工商业储能专场”分享主题报告,报告题目《锦浪高性能逆变器助力光储市场发展》。
张文平:大家好!我今天分享的主题是《锦浪高性能逆变器助力光储市场发展》。
背景,前面各位专家讲了很多,3060这个目标非常明确,现在全球已经有150个国家做出了碳中和的承诺。看这几年能源的度电成本,传统能源成本是增加的。相对而言新能源度电成本是下降的,所以光伏也率先进入平价上网时代。十年前马斯克曾经说过光伏在新能源里会占到70%的配比。
政策前面讲了很多,这几年包括峰谷价差的拉大,包括各个地区的补贴政策,工商业储能得到了很快的发展。
能源装机容量这几年发展都很快,去年,中国光伏还有216.88GW的装机容量。即便这样,2030全球可再生能源仍然有3倍增长空间。从新能源这个长期维度来说,整个行业还是比较景气。
技术引领,一个是1500V,一个是组串式,不仅指光伏,储能一样。电压的提升是未来的趋势,从户用400V到工商业储能600V、800V到地面站1500V等。组串式也一样,它实现了集中式和成本性能的最好折中,包括一簇一管理,都是实现每一串单独的管理从而实现性能的提升。
锦浪主要还是做逆变器,衔接新能源和电网之间的核心设备。电力电子行业发展了很多年,但即便是现在,仍然有一些痛点的问题,比如高效发电、降本增效,一直是电力电子首要解决的问题。包括这几年电网变得越来越复杂,包括弱电网的频繁出现,导致逆变器需要对电网的适应性增强,包括安全问题、数字化海量运维的问题。
户用储能系统在欧洲率先得到发展,其需求在俄乌冲突后急剧上升。这一增长主要源于能源短缺所引发的电费飙升。在国外,由于电费成本较高,许多用户选择安装储能系统来降低对电网的依赖并减少电费支出。去年南非地区户储也卖得不错,在南非,家庭配备柴油发电系统是常见的解决方案,以应对当地不稳定的电力供应。随着南非政府对新能源的推动和户储技术的进步,户储在替代柴发系统方面具有明显的优势,预计未来南非的户用储能市场将继续保持增长。特别是在电力供应不稳定的情况下,家庭储能系统将成为越来越多南非家庭的选择。前面讲了国内工商业峰谷价差的拉大,包括自发自用余额上网的功能,地面电站做大功率调峰调频的设备。
接下来讲一下逆变器作为这个行业里发展的几个方向。
第一个,低成本。我们一直说这个行业很卷,大家卷的是成本,在成本里大家做的工作,比如国产替代现在做的非常多。第二个,超高配。光伏里允许1.5倍的超配,包括1500V系统母线电压的提升,带来系统成本的下降。未来很快会推出2000V的系统,这都是未来的趋势。铝替代铜,行业里也很普遍,原来铝导线替代传统铜导线就可以带来系统成本的急剧下降。现在大家也在讲有些核心设备,包括电感是不是也可以用铝导线替代铜。
在电力控制领域,我们刚才讨论了弱电网的问题,这确实是一个典型案例。尽管我们的电网并非极度脆弱,但在某些地区,如滩涂和海上,短路比已经达到了大约2.5。然而,目前市面上的逆变器产生的互推效应导致了更低的短路比,如1.2或1.5。随着新能源的大规模接入,电网质量预计将进一步下降,这是一个不可避免的趋势。为应对这一挑战,业界已经推出了构网型变流器,旨在增强对电网的支撑能力。
在可靠性里,AFCI技术在国内外都受到了广泛的关注,并且正在快速发展,尤其是户用对安全性要求比较高。电力电子的革命一定是由器件引起,比如80年代晶闸管刚刚出来,就会采用各种方式让它怎么快速关断。现在三电平逆变器基本上达到99%的效率,大家很少说怎么再通过软开关提升系统效率。
智能运维和数字化已经成为电力行业的重要发展方向,而电力电子逆变器则是人工智能技术在该领域的一个典型应用,锦浪逆变器通过集成智能化控制单元,实现了逆变器的智能运维提升了电能输出质量和稳定性。锦浪科技的逆变器支持基于AI的直流拉弧保护AFCI技术,结合人工智能可以智能地检测和分析系统中的异常电流,从而在故障发生前及时切断电路,可以避免因直流侧故障引起的起火风险。
组串式就是每一个组串单独配一个DC/DC装置,对于光伏,电池可以做一簇的管理,成本肯定会增加,因为会增加一个DC/DC的装置,但性能可以得到很好的提升。
DC/AC里分两种,一种是单相电路,一个是三相电路,三相电路基本用的是三电平。10年前全球排名前十的逆变器厂家中国可能就2家左右,但现在排名前十的中国企业就有7-8家,包括SMA这些都是非常非常早期的,但现在中国的企业已经引领了逆变器。
双向DC/DC,低压电池场合,高增益,一般用LLC这种电路,但LLC在户用里只是做隔离,所以LLC工作以开环模式,工作以最佳的谐振频率点处,真正的调压用Buck/Boost。
Buck/Boost电路用碳化硅蛮多的,因为电压范围,配的电池多少对电池电压变化还是蛮大的。电池电压变化大,意味着管子损耗很难控制,但碳化硅高效率性能能够满足这个场景。这是降本增效的,前面讲的基本上都是两级,一个LLC+Buck/Boost,但现在有些场景已经把Buck/Boost拿掉,只用一个LLC。
在光伏领域,我们通常将其分为三个主要应用场景:户用、工商业和地面电站。
对于户用光伏系统,其容量一般在50kW以下。而工商业光伏系统的容量,原先认为是50kW至100kW,但今年已普遍上升至150kW甚至200kW。这一变化主要得益于器件制造商的技术进步和市场策略,只要性价比合适,新的产品就会迅速推向市场。
随着匹配的新型器件的推出,我们推出了1500V大功率320KW的组串式逆变器,这不仅提高了功率输出,还大幅降低了建设成本。对于地面电站而言,目前常见的系统容量为230kW和320kW,但随着未来2000V技术的普及,预计功率等级将突破400kW。
低启动电压,它意味着发电面积会增加,带来的问题是低光照管理的问题。二是182组件、210组件,一个16A,一个20A,要同时匹配这两个组件。
PID效应大家讲得很多,白天PID抑制,夜间PID修复。
182组件是16A,48A的逆变器可以配3串。210组件的电流大,但电压低,串联个数就串得多,总功率等级和182组件是差不多的
电网支撑功能,弱电网越来越普遍,未来肯定是趋势,“被动适应”要向“主动支撑”。这是五年内肯定会推出的一个趋势。
工商业电站和地面电站 1.5倍的超配,这种设计可以提高系统的整体经济效益,但对于逆变器会提出更高的要求。原因很简单,早晨都没有问题,因为不会满发,中午满发后发150kW,就会限载运行,母线电压很高,系统发热会有问题。这种情况下要有一些处理手段,我们也做了很多这方面的工作。
智能运维,都是一些数字化的东西,包括智能化的I-V曲线扫描、故障节点识别,都可以做到。
通信模式,主流两种,一种是PLC,一种是485。原来工商业里PLC可能很少,现在会发觉工商业里也开始用PLC。地面电站原来肯定是用PLC,因为地面电站里肯定要求PLC接入。但原来台数不多时485不多,但台数多了485显著增加。PLC成本上有优势,它主要的成本在变流器控制端到PLC接口。
刚才讲过铜铝过渡的问题,为了降低成本,要用铝导线,但这里面有一个成本,铝和铜之间需要做好过渡的安全问题。这也做了很多工作。
这是智能分段,说难度没什么难度,但是现在的趋势。对光伏,检测到故障后要有15ms主动保护的问题,在PV里会加入所谓的可以控制的装置。这带来的主要问题是成本的问题,在高性能的成本里,可以加这个东西,但如果逆变器对成本非常苛刻的情况下,可能就会有一些问题。
对智能端子的温度检测,原来对这个讲得很少,就测个温度,装个温度传感器就可以了。现在大家说系统发生故障时最显著的是端子上会最先表现出来,所以就在交流侧端子或者直流侧端子直接埋所谓的温度传感器,发热异常下这里可以最早的把系统的故障监测出来,这也是一个趋势。
温升45度不降载,如果能在高温范围内尽量不降载,这才是逆变器的本事,锦浪逆变器在环温45度范围内可以保证1.1倍的系统不降载运行。
储能,我们这几年也在发展,主要围绕户用和工商业两个场景做。
锦浪100kW的PCS,跟前面讲的一样,现在做分布式的越来越多,分布式就是小功率,针对一簇一管理,会做成储能柜的方式,将电池、PCS模块装到储能柜里,包括大家讲的很多消防的措施。PV模块也可以作为一种选配,因为工商业比如50kW一般是光储融合,100kW很多都是单独的PCS。当然我们可以做成台架方式进行系统扩容。
如果讲光伏,肯定说功率因素是负0.8到0.8,储能是负1到正1,因为光伏没有办法吸收能量。电池可以做充放电功能,可以实现满功率因素范围里的运行。
效率,地面电站一般是99%,但功率越小,效率相对而言会偏低,所以100kW不敢提99%,就是98.5%的水平。
高过载能力,储能讲得非常多,最早UPS都提得很多。遇到一些电机启动,160%10秒钟的过载包括120秒、60秒的过载,对于系统来说不是很难的问题。刚才讲到构网型,对系统还是提出很高的要求,因为要求3倍10秒钟的时间。如果系统就是超配的,实现这个问题很容易,但低成本下实现这个问题比较难。我们做了很多工作,主要是围绕碳化硅器件、电感不饱和,电芯在倍率下循环寿命还能保持的角度来做。
并联台数,传统UPS可以并联很多台,不是主要问题,并网时很少讲并联的问题。
所谓的峰谷套利、需求管理、电力市场刚才讲了非常多。
这是收益分析,前面也有人讲过,大概4.3年的回收成本。
锦浪,可能有些人熟悉有些人不熟悉,作为第三大光伏制造厂商,研发人数超800人,全球制造基地的产能达到了80GW。
这是我的介绍,谢谢大家!
资讯来源:中国储能网
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