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

    下一代商業(yè)和公共事業(yè)級太陽能逆變器將成為推動大規(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))，存在三個獨(dú)特的機(jī)會領(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。這種通過電子方式互聯(lián)的點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。逆變器有能力檢測各種各樣的狀況變化，可以存儲，處理并對變化的狀況做出反應(yīng)，同時報送遠(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，逆變器的真正價值還并未得到完全認(rèn)識。在接下來的幾年，隨著可再生能源產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的不斷深入，逆變器將變得越來越重要。逆變器可以集中各種檢測到達(dá)數(shù)據(jù)，既能夠為遠(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，也可以通過外部硬件。通過診斷可以確定系統(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)問題現(xiàn)場，從而在很大程度上加強(qiáng)了系統(tǒng)維護(hù)團(tuán)隊的維護(hù)能力，

    逆變器在可再生能源產(chǎn)業(yè)的第二個機(jī)會領(lǐng)域源于，因為環(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.這些可再生能源在產(chǎn)出能量時，有很清晰的從無到有的周期特征.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)級別的能源發(fā)電)區(qū)分開來，又使其作為傳統(tǒng)能源發(fā)電的補(bǔ)充--因為替代能源發(fā)電的周期性特點，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)電在盡可能長的發(fā)電過程中，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)，還包括無功功率，相位平衡，諧波消除等。如果一個接到可再生能源系統(tǒng)的逆變器沒有被充分使用，它還可以成為一個受控的有源濾波器。這種快速或‘動態(tài)’的無功功率對電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性來說至關(guān)重要。逆變器的這種功能在2003斷電報告中得到證明，如果在系統(tǒng)的關(guān)鍵點插入超前或滯后的無功功率，可使得電壓波動得到快速補(bǔ)償。作為一個分布式的，動態(tài)可控的資源，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)天生的就據(jù)有這種有價值的功能。

    逆變器在新能源產(chǎn)業(yè)的第三個機(jī)會領(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)。因為逆變器的電子特性及其高于電網(wǎng)頻率很多數(shù)量級的開斷頻率，輸出的電能質(zhì)量會很杰出。

    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。同時逆變器擁有必須的通訊功能，使其可以通過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)被證實非常有價值，甚至在某些地方取代了旋轉(zhuǎn)儲能的需要。關(guān)于這一點，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。這些大型的系統(tǒng)從降低安裝成本，提高效率（通過大規(guī)模互聯(lián)和使用逆變器），和更有效的電網(wǎng)整合（通過中壓直接并網(wǎng)），實現(xiàn)了真正的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。

    因為電子設(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)格很多個數(shù)量級。隨著并網(wǎng)容量的增加，對于逆變器及并網(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越重要，因為他們在可再生能源系統(tǒng)的發(fā)電過程中，穿越電網(wǎng)波動，而不是簡單跳閘；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)、存儲系統(tǒng)及實時負(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)一個真正的實用資產(chǎn)。