光伏系統(tǒng)可控輸出功率解決方案及分析

光伏可控輸出功（Export Power Control）最早被用于大規(guī)模項目，由于逆變器的功率因數(shù)在被設(shè)計時通常統(tǒng)一為“1”，對于一些長期運行有感負荷（inductive load）的大型項目來說，會造成諸多電功質(zhì)量以及負載平衡的問題，于是新一代的逆變器，大約在500kW以上的機型基本上均配有無功控制系統(tǒng)（reactive power control）來調(diào)節(jié)輸出功率。我個人預(yù)測，智能無功控制和低電壓／零電壓穿越將會成為未來500kW以上逆變器標準中不可缺少的兩個硬性規(guī)定。

其一，由于逆變器輸出的都是有用功（active power），這會對區(qū)域性的功率因數(shù)產(chǎn)生不小負面影響。而較差的功率因數(shù)意味著電網(wǎng)需要低效率的輸電配電，這樣不經(jīng)濟也等于變相能源浪費。

案例一

A女士家里是單相電（single phase），經(jīng)過用電器時段估算后，大概需要6kW的光伏系統(tǒng)，然而當?shù)仉娋W(wǎng)僅接受不超過3kW的系統(tǒng)申請。如果A女士僅僅購買3kW的系統(tǒng)，那么在PSH時段仍然需要從電網(wǎng)大量購電。如果購買了6kW的系統(tǒng)，在PSH時段沒有負載消耗，那么6kW將會大量注入電網(wǎng)而違反規(guī)定。

案例二

R先生打算購買一個5kW的系統(tǒng)，然而當?shù)仉娋W(wǎng)不接受任何光伏電能，要求“零注入”。

基于此類需求，諸多逆變器制造商提出了“Export Power Control”概念，基本上主流的拓撲結(jié)構(gòu)都是在用電器末端和配電箱之間安裝一個第三方控制電表與逆變器進行通信，同時對逆變器控制程序人為設(shè)定做大輸出功率。在PSH時段中，如果逆變器滿載，用電器將會消化所有光伏電能；如果有用電器斷開，此時第三方控制電表將會把輸出電功傳輸給逆變器，如果輸出功率大于設(shè)定的最大輸出值，逆變器將會通過DC／DC Converter，也就是MPPT對DC電流進行限制，保證輸出電功始終保持在規(guī)定范圍內(nèi)。對于案例二，逆變器可以設(shè)置為恒定輸入一定量功率，意味著將會一直從電網(wǎng)購入一定量的電，進而保證了100％的零注入。

這里有兩個爭議點

其一在第三方電表追蹤到逆變器判定及調(diào)整過程中，據(jù)我目前手上的測試報告，普遍一線的品牌機器都是控制在1．0至1．5秒之內(nèi)（IEC規(guī)定在2秒之內(nèi)），但是在這區(qū)間，是會有電功注入電網(wǎng)的，然而注入了多少電量呢？我們就拿6kW的系統(tǒng)來舉例

6kW在1．5秒內(nèi)注入的電量是

也就是說會向電網(wǎng)注入0．0025度電，可能配電箱里面的電表都不會動一下。然而這6000 W的電功的確會在1．5秒內(nèi)對于用戶端相電壓有一個transient voltage效應(yīng)和影響，如果把這個放大到2000戶的區(qū)域性群體系統(tǒng)中，從電網(wǎng)角度看確實和其規(guī)定不相符。

其二，假設(shè)第三方電表與逆變器通信故障導(dǎo)致逆變器喪失監(jiān)控功能而不能限制功率，怎么辦？

目前比較可行的解決方案是考慮在逆變器內(nèi)置蓄電池，在接收到訊號的毫秒過程中通過一個額外的regulator路徑把電量充入蓄電池內(nèi)，這樣就可以替換掉MPPT來調(diào)節(jié)電流的時間。或者在第三方電表內(nèi)安置超級電容來進行充電放電的buffer效應(yīng)，其余的方法目前還不方便介紹，但是核心基本都是圍繞著儲能或引流。同時逆變器需要配置第二保護設(shè)備，也就是一旦失去和第三方電表的溝通能力，需要立馬停止工作并且報錯。

作者張帥杰