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【领跑者论坛】万银电力杜方勇:用最好的元器件做出最好的系统

Solarbe(索比)光伏网讯:


图:万银电力电子总裁杜方勇发表主题演讲《新型超大功率集中式逆变器在无人值守电站的应用》

    感谢大家听我的介绍,首先我们今天想跟大家探讨一下超大的集中式逆变器在无人值守电站的综合应用,可能大家对我们公司不是特别了解,因为我们是一个比较新的企业,同时我们是做电力电子行业,我们更多是做电网端跟电力电子运用这块,近期推出了几款比较特殊的逆变器系统,想跟大家分享一下,感谢大家听我们的介绍。

    首先我们这家公司如我之前所说,我们是来自于一个西班牙整体团队,本人一直在西班牙长大,我们以前主要是再低电压穿越检测设备,也在欧洲推过不少光伏逆变器,包括欧洲80%的独立于风机低穿改造。2012年由于个人原因成立了一家公司,万银科技。我们在中国继续拓展原有电力电子业务,在中国推出了低电压穿越检测车、光伏逆变器、新能源电动汽车配套设备等。


    我现在想跟大家讲一个新的理论,用一些新的技术。举个例子,一个20兆瓦电站,一般的光伏电站需要2到4个运维人员去巡检,中国逆变器是我国少数在全球市场上有5年质保的,一般情况下业主日常巡检汇报工作逆变器出现故障要求厂家免费现场清除这样逆变器故障,大家有没有考虑过5年以后,当厂家不给大家免费提供运检服务的时候,这是一笔相当可观的运维费用。对于无人值守的电站,对逆变器系统要求比较苛刻,对逆变器和对组件对整个系统也有苛刻的要求,主要体现在逆变器一定要有高稳定性、高功率密度,我介入光伏行业已经有十多年,一路走过来,我们对所有的逆变器运用特别是对逆变器基础的散热、防风沙,这是我们在全球任何市场都碰到的一个难题,包括高智慧型24小时在线大数据预警系统,包括实现自动巡检系统解决方案/智慧故障定位系统解决模式。


    我说的这个系统,我们做了一个完全封闭式液冷系统,一个新型逆变器运用的概念。首先逆变器,我们也有很多电站,我们对电站高稳定性要求比较苛刻,我们同时又发觉了体积也是一个很追求的因素,大家可能会发现现在征地越来越困难,所以逆变器体积也在不断技术的更新把体积做的越来越小,这是我们2.5MW,1500V体系的逆变器,同时包含了整体直流柜。这是逆变器拓扑结构控制策略解决方案,从图上可以看到,我们的1500V体系,采用12只IGBT,对应其他系统更多的IGBT数量,从IGBT总量越小,系统稳定性越高。在座有很多专家和同行,IGBP故障概率有一个综合的算法,数量越多,故障率将会越高。同时做了一个自己的控制系统,图片上我们做的超级大脑控制系统,我们能成功用一块控制班去控制整个系统,从我们1兆瓦到4兆瓦体系,能实现更精准的控制,同时能很好地控制电能质量特别是谐波比较小,传统逆变器是多台并联的逆变器,每台逆变器都有自己独立的控制系统,相对来说谐波比较大。


    这是我们低损耗的控制策略,我们已经将控制算法在全球电工会公布了,我们现在采用了一个两电平IGBP,它的开关频率为2.5kHz,这样IGBP损耗会小,把谐波控制在小于1%。针对于IGBP的铜排损耗问题,包括开关频率问题,我就不多进行解释,因为我不是这方面的专家。系统散热解决方案降低IGBP损耗产生的热量,采用两电平拓扑结构,减少IGBP数量,提高IGBP输出电压,降低IGBP通态损耗所产生的热量。同时做了一套全封闭式液冷循环系统,我们做过大家俗称的水冷系统,我们在之前研发中心出过类似的产品,在十几个国家有实际的应用,最终选择了完全封闭的系统。封闭系统有一个好处,水冷交换机和逆变器一体实现完全的结合,同时IGBP满功率工作温度在75度以下,保证IGBP工作稳定性,延长使用寿命。现在有很多风冷逆变器在夏天会有一个火炉的效应,当环境温度提高以后,会达到70度甚至更高,整体系统效率降低主要的因素是在电抗器上,给你提供很大的热源。我们的风道风冷方式,采用了整体液态循环以后,我们换风不需要经过逆变器元器件,我们元器件和风道不接触,我们通过液态循环带出热量,风道和电气元器件完全隔离,无需开门除尘,无需开门散热,提高系统工作稳定性,延长系统使命寿命。常规的MW房逆变器解决方案很难同时满足散热与防风沙要求,通过我们的系统完全的解决了这个问题。


    同时为了方便运维,我们直接把整个逆变器系统做成卡槽、插拔式模块解决方案。我们选用的内部元器件,我们使用的高一级规格的功率模块,加了液态循环冷却系统。

    我刚回国,成立这家公司的时候,我给所有科研人员下了一个硬性指标,要用最好的元器件做出最好的系统,同时要求大家能做到最低的价格。

    我们在整套系统开发跟规划的时候,我嵌入了一个互联网前端平台,可能在三年以前大家对互联网+跟物联网没有概念的时候,我们定制了一个高智慧性、大数据的预警系统,这是我们的常规逆变器,我们可以看到上面有一个很大的屏幕,一个15寸工程电脑,我们看到的界面是它的一个截图,是一个触摸屏,当我们打开逆变器门的时候,我们传感器会实时记录下来门打开了,会记录逆变器每次的动作,包括开门。这是我们内部的结构,实时监控逆变器里面所有的参数,这是我们逆变器的两个工业板块和主控整体的参数,这是我们两个功率模块每个IGBP的实时温度,包括我们整体管道的压力,我们循环泵的转数,还有液态循环管道压力,同时我们也能提供水冷电抗器整体温声控制。这是我们的两个工艺模块,同时把每个元器件布上监控,看到上面采取断路器,把每个断路器每个动作都实时记录下来,大家可以明白断路器如果我们不去记录它每次动作的时候,我们维护人员无论是有人值守或者无人值守,根本不知道它的整个元器件的衰减是什么样的过程,所以我们采用了一个完全实时监控所有开关每次动作记录下来,我们按照厂家提供的寿命,我们做了一个整体生命周期全程监控,当它进入一个需要维护或者衰减到要替换的时候,它会主动给大家发信号,是维护还是替换。

    我们可以提供所有的数据波形,有利于大家做系统分析。这是我们实时看到水泵的每一个参数,这是我们提供的预警等级,前面有编号,我们把逆变器每个部件都做了一个编号。这是我们工程界面,这是我们整体发电量的记录,我们逆变器能实现实时发电量的分析,会记录每天每小时每分钟所有的逆变系统的数据,后合成成为一周、一年的数据,能提供出整体的数据包。每个编码对应每个元器件,当你出现故障的时候,我们的系统会进入一个自动排除故障的程序,是一个自动巡检的功能,首先会去处理软件上的事物,可以分模块去重启。同时我们把所有的文件都已经集成在逆变系统里,按照前面的图,五年以后在报警之后业主就可以自己替换元器件。


    我们公司有一套软件系统,可以短时间内布出每个逆变器的布局方案,这是我们在陕西定边做的一个布局方案,这是同样的一个1兆瓦布局方案,通过我们的系统包括我们的布局设计,我们能成功地节省0.2元每瓦的投资。我们能把系统损耗降低约5%,更低的故障维护成本,我们通过软件系统自动巡检做故障定位,这是我们除尘的一些问题,逆变器建议大家五年除尘一次,这是25年的一个除尘费用对比,基本上可以忽略掉我们除尘这一项。我们将推出1000V和1500V直接户外用的新产品,这块产品已经在欧美开始批量使用。这款逆变器的特点即插即用户外型光伏并网逆变器,独立风冷循环散热通道,与元器件完全隔离,更低损耗控制策略,智慧性无线网络服务器进行监控,更高的功率密度,更高的性价比。

    谢谢大家。


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