復(fù)旦研發(fā)分布式光伏并網(wǎng)逆變器綜合測試系統(tǒng)
但是滿足測試能力的高性能實驗測試設(shè)備絕大多數(shù)需要進口，在來自于復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院的孫耀杰、林燕丹團隊的不懈努力下，研究開發(fā)出了國產(chǎn)光伏并網(wǎng)逆變器測試系統(tǒng)，以滿足太陽能發(fā)電系統(tǒng)的檢測之需。該產(chǎn)品將在明天（11月5日）開幕工博會上正式對外展出。
光伏發(fā)電易用、便捷
孫耀杰教授告訴記者，新能源發(fā)電的途徑包括風(fēng)力、光伏、潮汐、地?zé)帷⑸镔|(zhì)等多種方式，其中規(guī)模化應(yīng)用中最成熟的就是風(fēng)力和光伏，特別是光伏發(fā)電和建筑結(jié)合方便，使用也更簡便一些，適合于大面積推廣應(yīng)用于千家萬戶和超市、工廠等屋頂?shù)姆植际桨l(fā)電。
但是，由于太陽能電池板發(fā)出的是直流電，需要先轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姴拍懿⑷腚娋W(wǎng)。因此，承擔(dān)這種轉(zhuǎn)變功能的設(shè)備——逆變器就成為了光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的核心器件之一，目前市面上的逆變器品質(zhì)參差不齊，無論是家用發(fā)電或參與并網(wǎng)發(fā)電都有著極大的安全隱患，為了保證生產(chǎn)出來的逆變器品質(zhì)合格必須要有相應(yīng)的檢測評價手段，特別是可用于現(xiàn)場評價的手段。
由于實際電池組件受天氣、環(huán)境等因素的改變而不可控，最初的檢測設(shè)備是使用人造光源模擬太陽光來照射實際電池組件，進行長時間的測試，造價很高，調(diào)節(jié)也不方便，之后有人就采用固定電壓源，但是考慮到恒定電壓源輸出的“電流-電壓（I-V）曲線”是一條直線，與實際電池板的I-V曲線會產(chǎn)生較大偏差，為此人們又在檢測設(shè)備中接入了一個電阻，即利用定電壓的直流源和固定電阻近似模擬實際電池板，但動態(tài)性能難于評價，因此就出現(xiàn)了利用程控電源作為PV組件模擬源的方案，但是目前國內(nèi)制造的檢測設(shè)備尚不成熟，實際所用的設(shè)備絕大多數(shù)來自于進口，價格很高。
為了解決以上這些問題，復(fù)旦大學(xué)研制了一套新型的檢測設(shè)備，包括：光伏電池陣列模擬電源、電網(wǎng)特性模擬電源，以及系統(tǒng)綜合測試與評價系統(tǒng)，內(nèi)嵌主流的國際/國內(nèi)測試標(biāo)準(zhǔn)和完善的動態(tài)MPPT追蹤控制評價方法，技術(shù)水平達到國際先進水平，完全可以勝任對逆變器的性能檢測。
技術(shù)新突破
光伏電池陣列模擬電源可以不受天氣影響，實現(xiàn)全天候不間斷測試；能夠模擬普通單峰值光伏曲線，還可以模擬陰影遮擋下的多峰值曲線以及隨溫度和照度變化而變化的曲線族，能夠全方位的模擬真實光伏電池陣列的特性，評價并網(wǎng)逆變器MPPT追蹤能力和動態(tài)過程的誤差，實現(xiàn)對逆變器外特性進行動態(tài)建模與性能評價。
“與國外的光伏電池陣列模擬電源相比，我們的模擬源在技術(shù)、性能水平上與國外先進水平持平，而電網(wǎng)特性模擬電源，作為我們特有的一些新嘗試，又有了新的突破?！睂O耀杰說。
據(jù)介紹，普通的電網(wǎng)模擬電源不具備真實電網(wǎng)的雙向電能交換能力，在進行長時間的測試或老化工作時，逆變器產(chǎn)生的電能會變?yōu)闊崃肯牡?，如果能將這一部分無效損耗的電能再利用，節(jié)能的水平將大幅度提高。而孫耀杰團隊就基于這一點，研發(fā)出了具有“反向饋能功能”的模擬源，實現(xiàn)交流測反饋和循環(huán)利用，實現(xiàn)電網(wǎng)特性最真實的模擬，能夠?qū)?5%以上電能回饋至電網(wǎng)，測試、節(jié)能兩不誤。
此外個體產(chǎn)品功能最大化也是節(jié)能的另一體現(xiàn)，此電網(wǎng)特性模擬電源成功實現(xiàn)了“一機兩用”，除了作交流電源使用，也可以作為饋能式交流負(fù)載使用，模擬阻性、容性、感性以及阻容、阻感性負(fù)載，可以用于UPS等交流電源的老化測試。
為邁入智能電網(wǎng)探索未來基礎(chǔ)設(shè)施
孫耀杰教授認(rèn)為，“分布式光伏發(fā)電最適合于東部地區(qū)的應(yīng)用，可以建立小區(qū)微網(wǎng)或商業(yè)屋頂電站，簡單來說就是每家每戶利用太陽能自行發(fā)電自行使用，多余的電存儲起來或賣給電網(wǎng)公司。這樣的一種雙向用電機制，無疑使得能源利用最大化?！倍耙欢螘r間流行的《第三次工業(yè)革命》書中能源互聯(lián)網(wǎng)也描繪出了這樣的一幅場景。
然而要實現(xiàn)這一點，孫耀杰教授認(rèn)為在技術(shù)上還有很多難關(guān)需要克服。傳統(tǒng)電網(wǎng)難以滿足分布式發(fā)電大規(guī)模接入，同時居民儲電、反向賣電對電網(wǎng)的調(diào)度、繼電保護也是個大考驗，由此必須設(shè)計出滿足智能電網(wǎng)運行機制，具備自適應(yīng)調(diào)控能力的智能化策略，實現(xiàn)大范圍的電能協(xié)調(diào)優(yōu)化，這樣的話，各個系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)機制和互相影響因素就很復(fù)雜，現(xiàn)有測試系統(tǒng)很難在實驗室完全復(fù)現(xiàn)現(xiàn)場的實際情況，實現(xiàn)復(fù)雜工況下的模擬和評價，這就需要研發(fā)可用于現(xiàn)場在線測試的綜合測試與評價系統(tǒng)，具備現(xiàn)場自適應(yīng)激勵、在線動態(tài)建模、云端數(shù)據(jù)綜合等先進功能，模擬電源系統(tǒng)也會因此需要進一步的升級。下一步，研究團隊將瞄準(zhǔn)光伏發(fā)電智能電網(wǎng)的應(yīng)用，繼續(xù)研究新型的綜合測試系統(tǒng)，爭取在智能電網(wǎng)領(lǐng)域做出的開創(chuàng)性研究成果。
來源:復(fù)旦新聞文化網(wǎng)
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