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逆变器的超越
作者:Joyce Laird
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太阳能发电展厅
太阳能发电机, 光伏发电设备, 风光互补发电系统, 多晶硅生产设备, ...
逆变器、转换器、合路器和复合器盒——Joyce Laird女士对现代可再生能源发电系统核心设备的最新设计进行了深入的研究。

逆变器是公认的太阳能光伏(PV)系统的一部分,而DC/DC转换器则是一种相对较新的产品。将合路器、复合器、逆变器和转换器结合起来就是一条制造能适应电网需求电力的捷径。总部设在法国的施耐德电气(Schneider Electric)生产和销售所有的系统平衡组件,包括逆变器、交直流断路器、串合器、复合器盒、本地和远程开关设备以及变压器等。“我们为电网子站和大型公用设施进行设计工作,并且在太阳能领域引入了两种不同的监控与数据采集系统(SCADA),”该公司的太阳能业务副总裁Rudy Wodrich先生说。

该公司最近推出了三种新的技术。Conext SW逆变器是低端价格范围,3.5~4kW离网光伏发电项目的一个新选择。“这是一台纯正弦波逆变器,”Wodrich先生说。“它同时也是一台电网成型逆变器,因此它能够与电池或并网太阳能系统相结合,以建立一个小型电网而不需要连接任何的外部设施。”第二种装置被称为Conext Combox通讯器,它能够远程监控住宅的Conext产品。“它有一台网络服务器,因此所有的信息都能在计算机、网站、Android设备或平板电脑上进行访问。用户能够使用这些设备连接到他们的太阳能系统组件。他们可以选择使用有线或WiFi设备进行网络连接。”

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对于大型商业和集中式光伏发电厂来说,施耐德电气最新的创新是一种适用于千伏以上公用事业项目规模的通过UL认证的逆变器。“这就是被称为ConextXC - NA系列的中央逆变器。它在该功率范围的任何一种中央逆变器中具有最高的CEC和欧洲联盟效率等级,” Wodrich先生说。“我们通过将逆变器与中压爬升变压器、直流复合器盒和SCADA监控解决方案配对,建立了集成的一揽子解决方案。我们为大型公用事业规模的项目预打包这一解决方案,并帮助他们将发电容量从1MW提高到1.36MW。”

与此同时,为了应对全光伏市场的范围(住宅、商业和公用事业)。美国公司 Solectria可再生能源公司最近推出了一种具有优越效能的500kW智能电网(SmartGrid)逆变器—SGI 500PE,效能比率达到了97.5 %,基于变压器SGI 500PE在太阳能行业中具有最高的CEC效能和峰值效能等级(98.1%),该公司称。

“我们还推出了新的断路串合器(DISCOM)可以帮助安装、维修技术人员和附近的第一应答者能够关闭直流电源,大大提高了光伏系统的安全性。这种断路串合器产品已经达到了UL1741、CSA C22.2#107.1的标准,并能帮助安装技术人员符合最新的国家电气安全规范(2011 NEC)的要求来对DC输出电路进行操作,”营销部经理NatalieHoltgrefe女士说。“我们的核心竞争力是更少的连接点,这样可以减少故障点,维修更方便。”

协同创新

接下来,Ampt LLC公司和LT iREEnergy公司最近相继推出了公用事业规模的逆变器产品“Ampt Mode”,它能够提高三分之二的输出功率,并降低光伏发电系统40%的成本。“我们的目标是降低成本,并且提高光伏系统的性能,使得太阳能发电更加有利可图,”Ampt公司的首席执行官Levent Gun先生说,Ampt公司是一家技术型公司主要从事DC/DC电力转换器在太阳能组件中的应用。

“我们开发高性能的DC/AC电力逆变器,使得在光伏发电系统中使用Ampt的产品后能够发挥更高的电力水平和效能,”LTi REEnergy公司的北美光伏副总裁Steve Shirey 先生说,LTi REEnergy公司是德国LTi集团的子公司。

两家公司都是HDPV联盟的创始成员,HDPV联盟是最近组建的通过协作创新推进太阳能产业使用能够降低成本,提高性能光伏系统的组织。“如果你将HDPV看作是一个产品类别,那么它将逆变器的架构归结为提供两大主要的功能。光伏组件的直流电流控制电源管理以及用于连接至电网的DC到AC电流控制。HDPV采用直流控制并将电流分配深入到光伏系统中,使得AC的功能能够通过逆变器进行集中管理,”Gun先生解释说。

Ampt公司使用非常小的电子来帮助逆变器。“我们不仅能够使系统输出更多的电力,我们还能够局部优化各个组件的输出性能,但是我们采用了这样一种方式,使逆变器在一个既定的平台和节省总成本的条件下输出更多的电力。”

LTi逆变器是设计用于得到更高的电力输出。从600千瓦到一兆瓦是一个显著的提高并能够节省40%的成本。HDPV兼容产品的市场是全方位的;住宅、商业和公用事业。由于LTi逆变器的设计尺寸,Ampt公司能够在更大型的系统中,特别是地面安装的公用事业规模光伏发电项目中使用。

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美国Tigo能源公司设计了一种太阳能电池板优化技术,它是一种体积非常小、重量非常轻的印刷电路板(PCB),能够安装在太阳能电池板的背面,以优化它们的发电性能。它提升了太阳能电池板的智能水平,并使得电池板更易于管理、生产和安全。“我们的优化器利用阻抗匹配来提高发电组件的性能,并能够进行监控。
它只在必要时运行,通过智能比例可以简单地绕过性能不佳的电池板。这样的设计只要使用一台标准的微型逆变器十分之一的部件数量,市场营销总监Evan Sarkisian先生说。“我们能够优化各种类型的太阳能电池板。我们的产品能够应用于市场中所有领先的逆变器。”

Tigo能源公司已经开始与Upsolar公司进行合作,将这一技术从细分市场中扩展出去。Sarkisian先生表示,它们小巧的设备能够将电子和智能控制直接加入到组件中去。“从Upsolar公司的工厂开始将这种优化技术嵌入到每一块太阳能电池板中去。它能够方便地在电池板与电池板之间进行连接,降低了布线的成本。传统的发电组件并不是智能的,它们只能进行关闭。有了我们的系统,如果有一块电池板的性能低于20%,我们将能够绕过20%的电池板。我们的解决方案是基于一个算法,能够显示出电池板应该做什么。我们平均每两秒钟就对每块电池板进行测量。

智能组件的安装相比传统组件在紧密度方面也提高了两倍。”红狮控制器公司( Red Lion Controls)的技术可以应用在可再生能源的两个领域中:帮助太阳能和风能扩大规模,这种技术能够在极长的距离里迅速安全地传输数据。网络产品管理总监Diane Davis女士说,“太阳能发电场和涡轮风力发电场通常都安装在较远和环境较严峻的地区。它们都难以到达和进行维护,特别是涡轮风力发电机。涡轮风力发电机几乎一直在运动,产生的振动可能会导致螺栓松动。即使是太阳能电池板随着太阳移动和倾斜也会产生停止和振动,两者都需要进行监控并取得相关的可靠数据。我们提供了工业级的开关设备,能够抵御恶劣的环境:酷暑、低温和较大的冲击和振动。”

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在涡轮风力发电机方面,传感器的监测数据是从位于发电塔顶部的一个开关进行传输的,通常是使用光纤连接到发电塔底部的一个开关设备,“在发电塔底部的开关设备,通常使用一个光纤环连接到下一台涡轮风力发电机。所有的涡轮风力发电机都将数据反馈到中央远程监控站,”Davis女士说。“太阳能发电场也是以一个非常类似的方式建立的。往往会在每一块太阳能电池板上使用红狮的开关设备,并将信息反馈到中央监控站对它们进行监控。在这两种情况下,整合器通常提供开关和控制解决方案。而我们则提供了一个整体的解决方案。”

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开关设备能够传输信息,该公司的人机界面(HMI)或数字信号处理(DSP)能够集中所有的信息、打包所有的信息并发送到主设备中,软件和界面产品管理总监Jeff Thornton先生说。“协议转换、web服务和数据记录是三个主要的功能。协议转换使得不同类型的设备能够在一个共同语言的平台上使用不同的机器语言上进行沟通。这就是我们的HMI和DSP的作用。DSP仅仅是没有显示的HMI,大型发电场以及小型发电设施,处于成本考虑无法使用现场工作人员进行监测,因为监测的成本将会是天文数字。而这将是一个完美的方法,能够了解在任何地点发生了什么,并能持续不断地提供数据,”他总结道。

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文章内容仅供参考 (投稿) (12/3/2013)
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