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編者按：本文將要介紹的是30kW以下的用戶型逆變器的解決方案。對(duì)于光伏系統(tǒng)滲透率較高或電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施較差的地區(qū)，一般對(duì)于新增光伏系統(tǒng)都存在一定的申請(qǐng)限制，比如部分西澳大利亞地區(qū)電網(wǎng)幾乎不接受任何3kW以上的安裝申請(qǐng)。

光伏可控輸出功（Export Power Control）最早被用于大規(guī)模項(xiàng)目，由于逆變器的功率因數(shù)在被設(shè)計(jì)時(shí)通常統(tǒng)一為“1”，對(duì)于一些長(zhǎng)期運(yùn)行有感負(fù)荷（inductive load）的大型項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，會(huì)造成諸多電功質(zhì)量以及負(fù)載平衡的問(wèn)題，于是新一代的逆變器，大約在500kW以上的機(jī)型基本上均配有無(wú)功控制系統(tǒng)（reactive power control）來(lái)調(diào)節(jié)輸出功率。我個(gè)人預(yù)測(cè)，智能無(wú)功控制和低電壓／零電壓穿越將會(huì)成為未來(lái)500kW以上逆變器標(biāo)準(zhǔn)中不可缺少的兩個(gè)硬性規(guī)定。


本文將要介紹的是30kW以下的用戶型逆變器的解決方案。對(duì)于光伏系統(tǒng)滲透率較高或電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施較差的地區(qū)，一般對(duì)于新增光伏系統(tǒng)都存在一定的申請(qǐng)限制，比如部分西澳大利亞地區(qū)電網(wǎng)幾乎不接受任何3kW以上的安裝申請(qǐng)。為什么要限制呢？主要有兩個(gè)原因：

其一，由于逆變器輸出的都是有用功（active power），這會(huì)對(duì)區(qū)域性的功率因數(shù)產(chǎn)生不小負(fù)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(jì)也等于變相能源浪費(fèi)。


其二，對(duì)于高光伏分布率地區(qū)，在正午時(shí)分所有逆變器均滿載向電網(wǎng)輸出功率時(shí)，電網(wǎng)相電壓可能超出標(biāo)準(zhǔn)范圍而引起用電器包括逆變器斷網(wǎng)的情況。

案例一：

A女士家里是單相電（single phase），經(jīng)過(guò)用電器時(shí)段估算后，大概需要6kW的光伏系統(tǒng)，然而當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)僅接受不超過(guò)3kW的系統(tǒng)申請(qǐng)。如果A女士?jī)H僅購(gòu)買(mǎi)3kW的系統(tǒng)，那么在PSH時(shí)段仍然需要從電網(wǎng)大量購(gòu)電。如果購(gòu)買(mǎi)了6kW的系統(tǒng)，在PSH時(shí)段沒(méi)有負(fù)載消耗，那么6kW將會(huì)大量注入電網(wǎng)而違反規(guī)定。

案例二：

R先生打算購(gòu)買(mǎi)一個(gè)5kW的系統(tǒng)，然而當(dāng)?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?fù)浣Y(jié)構(gòu)都是在用電器末端和配電箱之間安裝一個(gè)第三方控制電表與逆變器進(jìn)行通信，同時(shí)對(duì)逆變器控制程序人為設(shè)定做大輸出功率。在PSH時(shí)段中，如果逆變器滿載，用電器將會(huì)消化所有光伏電能；如果有用電器斷開(kāi)，此時(shí)第三方控制電表將會(huì)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(huì)通過(guò)DC／DC Converter，也就是MPPT對(duì)DC電流進(jìn)行限制，保證輸出電功始終保持在規(guī)定范圍內(nèi)。對(duì)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(huì)一直從電網(wǎng)購(gòu)入一定量的電，進(jìn)而保證了100％的零注入。

這里有兩個(gè)爭(zhēng)議點(diǎn)：

其一：在第三方電表追蹤到逆變器判定及調(diào)整過(guò)程中，據(jù)我目前手上的測(cè)試報(bào)告，普遍一線的品牌機(jī)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(huì)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(lái)舉例：

6kW在1．5秒內(nèi)注入的電量是：

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也就是說(shuō)會(huì)向電網(wǎng)注入0．0025度電，可能配電箱里面的電表都不會(huì)動(dòng)一下。然而這6000 W的電功的確會(huì)在1．5秒內(nèi)對(duì)于用戶端相電壓有一個(gè)transient voltage效應(yīng)和影響，如果把這個(gè)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(shí)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(hào)的毫秒過(guò)程中通過(guò)一個(gè)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(lái)調(diào)節(jié)電流的時(shí)間?；蛘咴诘谌诫姳韮?nèi)安置超級(jí)電容來(lái)進(jìn)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(chǔ)能或引流。同時(shí)逆變器需要配置第二保護(hù)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(bào)錯(cuò)。

原標(biāo)題：光伏系統(tǒng)可控輸出功率解決方案及分析