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”,對于一些長期運(yùn)行有感負(fù)荷(inductive load)的大型項(xiàng)目來說,會(huì)造成諸多電功質(zhì)量以及負(fù)載平衡的問題,于是新一代的逆變器,大約在500kW以上的機(jī)型基本上均配有無功控制系統(tǒng)(reactive power control)來調(diào)節(jié)輸出功率。我個(gè)人預(yù)測,智能無功控制和低電壓/零電壓穿越將會(huì)成為未來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),一般對于新增光伏系統(tǒng)都存在一定的申請限制,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。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3kW的系統(tǒng)申請。如果A女士僅僅購買3kW的系統(tǒng),那么在PSH時(shí)段仍然需要從電網(wǎng)大量購電。如果購買了6kW的系統(tǒng),在PSH時(shí)段沒有負(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先生打算購買一個(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,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DC/DC Converter,也就是MPPT對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)購入一定量的電,進(jìn)而保證了100%的零注入。
這里有兩個(gè)爭議點(diǎn):
其一:在第三方電表追蹤到逆變器判定及調(diào)整過程中,據(jù)我目前手上的測試報(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)來舉例:
6kW在1.5秒內(nèi)注入的電量是:
也就是說會(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?