下一代可再生能源逆變器如何為未來(lái)分布式發(fā)電和配電產(chǎn)業(yè)帶來(lái)變革

    下一代商業(yè)和公共事業(yè)級(jí)太陽(yáng)能逆變器將成為推動(dòng)大規(guī)模分布式能源系統(tǒng)發(fā)展的核心關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)整合更大的容量，更可靠的輸出質(zhì)量和先進(jìn)的控制功能，這些更加強(qiáng)大的高效智能逆變器將逐步提升分布式發(fā)電能源系統(tǒng)的可控性和整體性能表現(xiàn)。這些逆變器擁有先進(jìn)的診斷和預(yù)測(cè)功能，可以增加發(fā)電有效性，最小化系統(tǒng)維護(hù)需求和周期，是提升未來(lái)可再生能源系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。

    與傳統(tǒng)的由水力和蒸汽驅(qū)動(dòng)的渦輪發(fā)電機(jī)不同，在新能源產(chǎn)業(yè)(例如光伏(PV)和燃料電池(FC)產(chǎn)業(yè))，存在三個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)領(lǐng)域: 首先，許多替代能源本質(zhì)上產(chǎn)生的是直流電，但是由于難以有效控制不宜直接用于用電終端。這些直流能源需要有效的能量轉(zhuǎn)換，用戶或公共事業(yè)單位大多通過(guò)逆變器把這些不穩(wěn)定的直流電轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的交流電或直流電之后再投入使用。這種通過(guò)電子方式互聯(lián)的點(diǎn)從而被用于管理系統(tǒng)增值。

    逆變器其本質(zhì)就是能量轉(zhuǎn)換和控制系統(tǒng)中的智能設(shè)備。逆變器有能力檢測(cè)各種各樣的狀況變化，可以存儲(chǔ)，處理并對(duì)變化的狀況做出反應(yīng)，同時(shí)報(bào)送遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)。作為可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的智能組件，逆變器的真正價(jià)值還并未得到完全認(rèn)識(shí)。在接下來(lái)的幾年，隨著可再生能源產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的不斷深入，逆變器將變得越來(lái)越重要。逆變器可以集中各種檢測(cè)到達(dá)數(shù)據(jù)，既能夠?yàn)檫h(yuǎn)程分析傳輸這些數(shù)據(jù)，也能夠在系統(tǒng)操作和性能表現(xiàn)方面，做數(shù)據(jù)本身的關(guān)聯(lián)分析，設(shè)置基準(zhǔn)正常數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)非正常數(shù)據(jù).診斷可以在逆變器內(nèi)部進(jìn)行，也可以通過(guò)外部硬件。通過(guò)診斷可以確定系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，并探查到導(dǎo)致系統(tǒng)性能表現(xiàn)降低的可能原因，這樣可以使得維護(hù)人員能夠有準(zhǔn)備地到達(dá)問(wèn)題現(xiàn)場(chǎng)，從而在很大程度上加強(qiáng)了系統(tǒng)維護(hù)團(tuán)隊(duì)的維護(hù)能力，

    逆變器在可再生能源產(chǎn)業(yè)的第二個(gè)機(jī)會(huì)領(lǐng)域源于，因?yàn)榄h(huán)境因素如風(fēng)力及天氣模式的間歇性，可再生能源產(chǎn)出的電能有很明顯的輸出波動(dòng).這些可再生能源在產(chǎn)出能量時(shí)，有很清晰的從無(wú)到有的周期特征.這些特征既將替代能源發(fā)電從更加線性的傳統(tǒng)能源發(fā)電(理想的基礎(chǔ)級(jí)別的能源發(fā)電)區(qū)分開(kāi)來(lái)，又使其作為傳統(tǒng)能源發(fā)電的補(bǔ)充--因?yàn)樘娲�能源發(fā)電的周期性特點(diǎn)，正好與能源最高需求階段相吻合互補(bǔ)。如果這種互補(bǔ)的狀態(tài)處在基礎(chǔ)發(fā)電和高峰發(fā)電之間，那么挑戰(zhàn)則變成如何最優(yōu)化管理替代能源發(fā)電系統(tǒng)，使得每種能源發(fā)電在盡可能長(zhǎng)的發(fā)電過(guò)程中，發(fā)電產(chǎn)出達(dá)到最大化。

    逆變器的功能不僅僅是把有功功率傳輸?shù)诫娋W(wǎng)，還包括無(wú)功功率，相位平衡，諧波消除等。如果一個(gè)接到可再生能源系統(tǒng)的逆變器沒(méi)有被充分使用，它還可以成為一個(gè)受控的有源濾波器。這種快速或‘動(dòng)態(tài)’的無(wú)功功率對(duì)電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。逆變器的這種功能在2003斷電報(bào)告中得到證明，如果在系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)插入超前或滯后的無(wú)功功率，可使得電壓波動(dòng)得到快速補(bǔ)償。作為一個(gè)分布式的，動(dòng)態(tài)可控的資源，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)天生的就據(jù)有這種有價(jià)值的功能。

    逆變器在新能源產(chǎn)業(yè)的第三個(gè)機(jī)會(huì)領(lǐng)域源于其所發(fā)電能配送及總體發(fā)電質(zhì)量面臨的挑戰(zhàn)。替代能源發(fā)電系統(tǒng)一般離居民區(qū)和負(fù)荷中心較遠(yuǎn)。這種分布的動(dòng)態(tài)穿越能量網(wǎng)絡(luò)的供需兩端，提高了連接兩端的逆變器的重要性。逆變器的角色包括兩個(gè)方面：第一，管理和從輸入能源中提取最大功率；第二，修整能源—--將清潔的符合要求的交流電輸入電網(wǎng)。因?yàn)槟孀兤鞯碾娮犹匦约捌涓哂陔娋W(wǎng)頻率很多數(shù)量級(jí)的開(kāi)斷頻率，輸出的電能質(zhì)量會(huì)很杰出。

    逆變器因其速度和智能華特性成為電網(wǎng)上強(qiáng)大的資源。同時(shí)逆變器擁有必須的通訊功能，使其可以通過(guò)控制大量累加并步調(diào)一致的工作，從而可以作為大型電廠或有功功率網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的高效設(shè)備。如今在現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，高效，集成的分布式發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)被證實(shí)非常有價(jià)值，甚至在某些地方取代了旋轉(zhuǎn)儲(chǔ)能的需要。關(guān)于這一點(diǎn)，并網(wǎng)逆變器達(dá)到了了反應(yīng)速度和可控性的極限。需要了解的是，朝著大型的、兆瓦級(jí)的可再生能源分布式發(fā)電系統(tǒng)方向發(fā)展已經(jīng)成為被廣泛認(rèn)知的重要趨勢(shì)。這些大型的系統(tǒng)從降低安裝成本，提高效率（通過(guò)大規(guī)�；ヂ�(lián)和使用逆變器），和更有效的電網(wǎng)整合（通過(guò)中壓直接并網(wǎng)），實(shí)現(xiàn)了真正的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。

    因?yàn)殡娮釉O(shè)備在操作上遠(yuǎn)比傳統(tǒng)電網(wǎng)設(shè)備要快得多，并網(wǎng)逆變器對(duì)于電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響受到關(guān)注就不難理解了。嚴(yán)格的UL1741 和IEEEP1547互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被制定出來(lái)用以規(guī)范和控制這種互聯(lián)。逆變器高速的本質(zhì)在大多數(shù)的電網(wǎng)并網(wǎng)要求里反而成了累贅，使得其要求比熱電站標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格很多個(gè)數(shù)量級(jí)。隨著并網(wǎng)容量的增加，對(duì)于逆變器及并網(wǎng)要求態(tài)度的轉(zhuǎn)變是非常有可能的，就像穿越能力已經(jīng)出現(xiàn)在對(duì)并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，取代了仍應(yīng)用于其他可再生能源和分布式發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)要求。先進(jìn)的逆變器角色將變得越來(lái)越重要，因?yàn)樗麄冊(cè)诳稍偕�能源系統(tǒng)的發(fā)電過(guò)程中，穿越電網(wǎng)波動(dòng)，而不是簡(jiǎn)單跳閘；先進(jìn)的逆變器還可以在孤島狀況下可控運(yùn)行，也可以在配有輔助發(fā)電系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)及實(shí)時(shí)負(fù)載控制功能的微網(wǎng)中運(yùn)行。

    下一代逆變器將成為可再生或替代能源（如光伏或燃料電池）連接到公用電網(wǎng)的紐帶，成為為電力系統(tǒng)提供分布智能的連接體。下一代逆變器將是高速的，大規(guī)模的，提供有源濾波器附加功能，且是可以遠(yuǎn)程控制的。萬(wàn)事俱備，符合邏輯的下一步就是集成到電網(wǎng)和SCADA系統(tǒng)中，使得逆變器和可再生能源系統(tǒng)成為公用事業(yè)一個(gè)真正的實(shí)用資產(chǎn)。