浙江昱能党计虎:MLPE组件级电力电子技术——光伏建筑首选
历经20年发展,中国推动全球光伏造价下降90%以上,2019开启平价上网新时代,建筑光伏(BIPV)产业化、市场化也进入临门一脚,需要产业界、建筑界和政产研学群策群力,BIPV建材型光伏和绿建是未来新的万亿级战略新兴产业,也是广大设计院和设计师争取项目,获得业主青睐的新的机会点。
2019年8月2日,2019中国BIPV产业发展与应用设计论坛在北京召开。BIPV产业相关领导、企业家、建筑方面专家汇聚一堂,共同研讨光伏建筑一体化开发、投资、设计、施工、运维等系列问题及解决方案。
浙江昱能国内业务总监党计虎出席本次大会并发表主旨演讲,以下为发言全文。
党计虎:很高兴和大家分享MLPE技术,在BIPV中间,今天有专家不断的讲BIPV最大的问题是安全性问题,安全性问题最多的想的是材料不容易着火、材料不容易着火是耐火的,但是其实BIPV 光伏发电做到BIPV这一步并不简单,比如一个家用电器着火了大家会做什么处理,我们把交流电关掉,它就基本上不发电了,可以做任何事情去进行处理,但是光伏不是,光伏也许是做成关不掉的电源,这就很危险。
所以有一种技术MLPE,这个技术在这个行业是少不了的,MLPE技术衍生出来的产品有微型逆变器、优化器、智能关断器,这些产品在国外应用的比较多,但是在中国和发展中应用的比较少,这主要是因为成本问题。
关于我们公司 昱能科技,公司在2009年在美国成立,到今年第十个年头。
我们2009年在美国硅谷成立,在2010年在中国成立了合资公司,两家主板上市的公司投资的,在微型逆变器这个行业,我们在全球《GTM》杂的上的排名全球出货量第二位。公司在全球目前在运行的系统,一套系统有八万多套系统,在全国80多个国家,包括在关岛也有我们的设备在运行。
我们有84项专利,在这个行业 光伏MLPE这个很狭窄的地带有84项专利,这是很值得骄傲的。我们公司的产品非常的简单,从最开始发展到现在我们有这么几个型号,YC500,这个产品现在已经停产了,现在比较主流的YC600和QS1200,YC1000-3(三项的微型逆变器),YC600是两个组件输出220V,QS12000四块组件输出140V,在我们这个行业内大家都知道组串式逆变器有很多型号,我们只有这三个型号,一兆瓦的电站是QS1200差不多一千台,所以微型逆变器是模块化的架构,从一千瓦到5兆瓦到10兆瓦都可以做,这是模块化不断的叠加。
监控系统,如图,如果没有使用过微型逆变器会不知道,在监控的时候对微型逆变器来说是装在组件的边框上、支架上都可以,所以它的通信、监控需要通过ECU设备来实现。
如图,可以做到很多智能的功能,可以看到,每个蓝色的框就是一块组件,上面的数字就是这个组件在现在这个点上的瞬时的功率。上面的排布跟屋顶的排布是一样的,可能会发现中间有一块组件功率比其他组件功率会低,我们可以知道屋顶上第几排、第几列是可能存在灰尘可能有影响的,这样大大降低了运维的成本,这样就避免了组串式逆变器的弊病(一块不发电把一连串都会拉低,找出哪块组件有状况需要一块块组件去测量,工作量很大)微型逆变器可以看到哪块组件有状况,马上可以看得到,更厉害的是,对周边每个组件都是独立的MLPE,一块组件不发电不影响其他组件的发电量,这样运维的时效性要求就降低了。
我们输出220V交流、有ECU(数据采集器)、EMA(监控平台)等等,蓝色的组件下面有黑色的这是微型逆变器,可以装在支架上,从屋顶向下并网的线已经变成220V交流线,两台微型逆变器设备,再通过EMA,有手机APP或者是网页版,可以登录EMA帐户进行监控。
工商业屋顶,用的YC1000-3,上海有一个光伏小镇项目,每一户装一千瓦,两年做的,电网公司过来看完以后,他们给的并网意见必须每户都三项并网,所以这款是适应这个要求。
组件和电力电子技术,在目前在美国的展会,最火热的一家公司、利润最大的一家公司 他们是做组串式逆变器,中国的华为也会推出自己的相关产品,但是并没有很好的市场占有率,但是微型逆变器以我们为代表,我们在美国也是占领了其中的三分之一的份额,所以说明这种技术是非常重要的技术。
当光伏上建筑的时候会遇到一些难题,直流高压的问题、短板效应的问题、智能化运维的问题,如果是地面电站可能会有专门的人运维,如果是对于屋顶分布式来说运维就是很大的问题了。解决方案包括,微型逆变器、直流优化器、关断器等等解决方案。
建筑光伏的痛点,中国的电价是从西北走到分布式的,在西北电站组件就是串联的,正负串联的,会有600到一千伏的直流高压,那么“直流拉弧”起火的概率很小,但是一旦起火赔偿率是非常高的。大家对直流高压也没有任何的概念,平时在家里很少遇到直流高压,国内规定36伏是安全的,对人无伤害,平常触碰到220伏交流电压,大家触碰上去电压会过零,自然就弹开了。
直流电压没有过零,人一旦触碰上面就吸上去了,非伤既残,我们触碰过400、600V的直流电压的人,如果触碰过的肯定会造成残疾啊,所以是“交流拉弧”会动态熄灭的,直流防护在我们这个业界是非常难解决的问题。美国消防是很厉害的,有个规定是建筑光伏系统中在紧急情况发生时,光伏系统交流并网端断开,直流端电压最大不能超过80伏,以此为标准,中国在所有建筑上面装的90%都有问题,或者就是有起火风险的,澳洲有个说法要进行起火的分析,意大利的要求消防人员在建筑物带电的情况下是不可以进行灭火工作的,德国一个小区一个居民家着火了,去了八个消防队,结果上面装了光伏了结果就不能灭火,因为有高压的直流存在水一喷,人会打飞的,消防人员带电操作保险也不赔偿的,意大利看到带电体着火,上面装了光伏,消防人员不能采取任何的动作不能去救,澳大利亚和德国都有这样的规定。
现在国内安徽省出了一个“安规”安徽省消防总队出台的,说建筑在验收的时候,要上面装了光伏有一系列的要求,比如当时说不能超过60V,超过60V,旁观要有警告的牌子,要做相应的措施,验收也很麻烦,但是对于已经有的建筑上装光伏消防验收是管不到的。浙江省电网公司出过一个安规,不能对120V直流电压人进行操作。
组串式光伏逆变器,现在大部分用的技术,一块一块组件正负的方式进行串联,变成交流上网去用,直流高压会由于各种原因比如老化等等情况会“拉弧起火”,不是光伏的拉弧起火的,我们会把交流端拉开,但是也会看到即便逆变器装了防拉弧的设备,组件内高压直流是无法切断的。组件直接进逆变器,微型逆变器的系统不存在直流高压,微型逆变器运营的时候没有直流高压,发生紧急状况时也没有直流高压,所以起火消防人员可以采取各种方式进行处理。
第二个痛点,房屋朝向不一样,用微型逆变器不会有短板效应,尤其是光伏做成建筑以后,朝向问题、灰尘问题、阴影问题是普遍的事情,所以微型逆变器系统可以保证发电量。
组串逆变器的弊端,微型逆变器系统有一块组件不发电,对整个系统可以保证80%的发电量,如果幕墙不用这个技术发电量是无法保障的。
国家发改委在屋顶做的对比,用微型逆变器系统发电量增长12%到17%,顺德中山大学做的和组串逆变器的比较,如图。包括可以找到具体哪块组串的问题,双面组件一定要微型逆变器。用微型逆变器可以把光伏系统做到家电级别。
投资回报高,首先是产品稳定,质保周期,设计使用寿命25年,发电量25年内累计发电量可以提升15%(大数据分析的结果),运维成本可以节省50%以上。我们要考虑建筑的美观性,不能做的非常难看,如果做出一个造型非常的漂亮,等于是增加了建筑的价值,做了一个弧形,如图、户用系统,BIPV使用微型逆变器的应用案例、学校的围栏,现在也流行高速公路的护栏用微型逆变器也可以做了,包括加油站上的应用(这个场景是坚决不能用组串式逆变器)。谢谢大家!
(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)
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