吴恒亮：从“效率、安全、运维”三方面重构光伏逆变器关键技术

2020年，我国宣布力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。在“双碳”战略大背景下，新能源产业迎来巨大风口。其中光伏产业成为绿色低碳发展热潮中的主导者和引领者。

株洲中车时代电气股份有限公司（简称“株洲中车时代电气”）作为光伏逆变器市场中唯一央企，近年来，积极推进太阳能利用与常规能源体系相融合，努力实现光伏产业规模化和跨越式发展。并在本次2023第八届好光伏品牌盛典中成功荣获“2023好光伏·年度光伏逆变器十大品牌”奖。

在11月7日2023第八届中国光伏产业论坛上，株洲中车时代电气绿能事业部副总工程师吴恒亮做了主题为《聚焦电力电子技术 领航“风光储氢”高效变流——中车光伏逆变器保驾护航电站高质量运营》的演讲，通过对光伏电站发展趋势的分析，从效率、安全、运维三方面着重介绍了关于光伏逆变器的关键技术。

株洲中车时代电气股份有限公司绿能事业部副总工程师 吴恒亮

光伏逆变器困局

——芯荒、断供、交付难

近年来，国家能源局把大型风光基地建设作为“十四五”新能源发展的重中之重，大基地建设成为新能源发展的主旋律。

根据国家发改委、国家能源局发布的《以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地规划布局方案》，到2030年，规划建设三批风光基地总装机约4.55亿千瓦。目前第一批9705万千瓦大基地项目已全面开工，第二批大基地项目已陆续开建，第三批基地项目清单已正式印发实施。

吴恒亮指出，随着风电光伏大基地特高压建设进度的加速，光伏地面电站增量将逐渐向好。但随之而来的是电源主体将发生本质变革，源荷双侧随机波动性给电力电量平衡带来的巨大挑战。同时，高比例新能源并网带来的调频能力不足问题，使电网面临系统惯量降低，暂态过压脱网及宽频振荡等问题。

在光伏领域，由于“光伏+”场景多样化、复杂化，以及电站容量规模化，故障影响范围大，导致设备选型、设计、施工难度、运维难度增加。此外，2022年年底，光伏逆变器市场出现“芯荒”、“断供”，众多项目被迫延期并网，交付难成为光伏行业发展困局。

在此，吴恒亮表示，由于大基地主要以沙漠、戈壁、荒漠为主要地区，新能源如何远距离的进行高压输送，并得到更好的消纳，同时还不造成电力浪费，成为行业内亟需攻克的难题。他也进一步强调了储能的重要性，而株洲中车时代电气目前也在做这方面的工作。

光伏逆变器关键技术的三大核心

——效率、安全、运维

光伏逆变器作为光伏电站的转换设备，其功能在整个光伏电站中起着重要作用。论坛上，吴恒亮从效率、安全、运维等三方面着重介绍了关于光伏逆变器的关键技术。

在效率方面，吴恒亮推出了基于全局效率最优的PWM调制策略、光伏逆变器最大功率跟踪（MPPT）专利技术、基于正序分量快速提取的同步锁相智能并网控制技术以及基于功率同步环的电网构造性并网控制技术。

吴恒亮表示，由于新能源变流器输出功率波动性较大，采用全局优化的分段调制策略，可使转换效率提升0.2%以上，采用功率预测的专利技术，可使最大功率跟踪效率达99.9%。

目前由于受电网支撑能力的影响，尤其是大基地远端区域，为了满足新能源变流器快速的响应电网及支撑电网稳定运行的需求，采用正序分量快速提取的同步锁相智能并网控制技术，可使无功响应时间达到<30ms。

在安全方面，如何快速的检测出拉弧，并快速的做出隔离，是目前行业面临的问题。基于此，吴恒亮推出基于神经网络模型的电弧检测技术。该技术可以精准识别串联、并联、接地拉弧故障，有效辨识强干扰噪声和长线路阻抗下微弱电弧信号，可在100ms内识别电弧，并断开直流分断开关，防止火灾发生。在这方面，株洲中车时代电气已推出国内首款通过L4级电弧检测的320kW级逆变器。

吴恒亮表示，由于拉弧无法彻底消除，因此在光伏组串式逆变器直流输入中采用智能直流分断开关，使直流故障主动分断，有效阻断直流危害，避免故障蔓延。在光伏集中式逆变器中采用汇流箱直流开关自带分励脱扣，支持与逆变器协同控制，有效阻断直流危害，保障电站安全。

在传统直流侧机械开关中，由于其分断慢、灭弧难、系统延时高，因此株洲中车时代电气推出了直流分断保护方案，可以实现设备智能检测、us级保护、ms级分断，保护设备电力电子化。

在运维方面，吴恒亮推出了基于器件级健康状态预测的智能运维系统、集中式逆变器电站智能运维解决方案、基于支路电能量的组串状态监测诊断。

吴恒亮表示，这些方案的推出，重构了运维体验，让新能源电站实现从“定期修”、“故障修”跃升为“状态修”，有效解决集中式运维痛点，科学指引电站运维，可提升发电量3%以上。

来源：国际能源网/光伏头条