1、电站逆变器研究背景

荣信雅满苏光伏电站（以下简称“电站”）于2016年6月建成投产，电站装机容量为50MW,其中采用0.5MW SunVert500HE北京能高90台型光伏并网逆变器，1MW华为组串逆变器，1MW北京能高4台水冷逆变器。荣信雅满苏年度平均发电量在8500万kW.h。

依据新疆电网要求总装机容量在10MW及以上的新能源场站必须配置有功功率自动控制系统（AGC），接收并自动执行电力调度机构远方发送的有功功率控制信号。调度机构应对调管范围内的总装机容量在10MW及以上的新能源场站有功控制系统运行性能进行统计和考核，不具此项功能者，每月按20分/万千瓦考核。电站在2016年投产后按照新疆调度要求配置了有功功率自动控制系统（AGC），电站光伏逆变器能够按照有功功率自动控制系统执行调度对电站的有功出力控制标指令将电站的负荷降低到目标指令。

2020年新疆调度开始不同程度陆续对电站的有功开始进行限制出力，电站能够通过有功功率自动控制系统（AGC）将电站出力在一分钟内调制到目标负荷。西北网调在电站有功调节过程中要求按照死区合格率对电站进行考核。死区合格率为不超过场站装机容量的3%视为合格，合格率应大于99%，每降低1%按1分/万千瓦考核。死区合格率考核仅针对功率上升阶段因电网安全原因需调减功率下降的阶段的变化，因环境因素变化导致的功率下降速率过快不予考核。实际统计为在限电状态下，实发功率超过“AGC指令+装机容量的3%”，即进行考核。电站在电网进行限电时死区合格率在90%左右，月度死区合格率考核均在40分左右。

2、电站逆变器升级整体方案设计

电站采用90台45MMW的风冷逆变器，由于电站在投运时调度未对死区合格率作为两个细则考核的内容，随着新能源的发展电网对新能源场站的有功调节响应速率要求也在提高，同时根据负荷需求对新能源场站进行负荷进行限制，在电站投用时为了保证逆变器在调节负荷时有一定的宽度，所以逆变器对有功调节速率有了一定的时间时长。1MW的组串逆变器及能够满足电网对逆变器有功调节速率，4MW的水冷逆变器基本能够满足逆变器有功调节速率。电站目前现状是在调度限制出力时，不能按照调度要求在规定的时间内将电站出力降到目标负荷，在电网统计的采集周期就会造成死区不合格，就会产生死区考核。电网在天气多变时又存在限制负荷，逆变器在天气影响下不能按照规定降负荷降到一定目标值，此事造成的死区合格率更低，在2021年西北电网提出光伏电站一次调频有功功率的滞后时间不应大于1秒，一次调频有功功率上升时间不应大于5秒。电站在面临逆变器响应速率不满足条件电网的要求时，为了减少因为设备的原因造成电站的考核，对电站45MW 90台风冷逆变器进行软件升级，首先对其中一台逆变器进行程序升级，委托第三方在逆变器的原程序的基础去修改一些参数，改变一些控制逻辑算法。通过现场测试测试运行监测逆变器响应速率及性能参数等，通过测试合格后在批量的进行程序升级。

3、电站逆变器软件升级研究

集中逆变技术本质上是众多的光伏组件分组串联成光伏组串，由光伏组串再进行并联形成光伏阵列，经过汇流箱汇流后，将能量输入到一台集中式逆变器的直流侧。控制器一般由DSP等性能优越的信号处理器组成，采用SVPWM调制算法，通过采集交流输出端的信号来输出相应的驱动脉冲，使逆变器的输出更加接近于电网的要求。

通过对90台集中式逆变器的主要安装硬件进行分析，及硬件控制逻辑回路进行分析，电站逆变器采用IGBT为富士逆变器，滤波电容为薄膜滤波电容，电抗器等主要核心器件在运行过程都未出现异常，逆变器的控制底板、驱动板、适配板、DSP程序版、绝缘监测板等板件均为逆变器厂家委托第三方生产的板件，逆变器其他配件都是满足电气性能参数的配件，所以通过对逆变器软件升级后，不会由于逆变器响应速率提高对对设备的元器件及板件造成损伤。

在程序升级前对逆变器的响应速率进行对标，同时参考周边电站死区考核低的电站的响应时间进行对标分析。

经过电站对现场逆变器的测试分析，与周边场站对标发现，其他场站死区合格率在统计周期内基本都为99%，对应逆变器的有功调节速率均在10秒以上，荣信雅满苏电站逆变器降功率指令执行响应速率较低，在限电或天气为多云情况下，无法满足新疆调度要求的有功调节，容易造成调度死区合格率考核（注：电站实时负荷值受多云天气影响，站内实时负荷值短时间内变动较大，当调度第一个指令下发后，由于逆变器有功调节速率较慢，无法在调度第二个指令下发前完成站内实时负荷值调节，无法满足调度死区合格率要求，导致AGC死区不合格点数较多）。

4、电站逆变器软件升级的实施

由于90台风冷逆变器为电站的主要发电设备，90台逆变器的可靠稳定运行直接影响到电站的发电量，为了保证逆变器升级后稳定的运行。因此先对其中的一台逆变器进行升级，升级后观察逆变器运行的工况及逆变器的输出的电能质量是否满足要求。对第一台逆变器升级后，观察运行为期一周时间，逆变器没有报任何故障信息，各项电气参数是否正常，电能质量是否满足要求，且运行稳定情况下，同时对单台逆变器退出AGC子功能压板后，手动进行测试逆变器的响应速率，单台逆变器有功调节速率在10秒内才能满足逆变器的有功调节要求，降低AGC死区合格率考核。单台测试通过后进行两台逆变器的测试，对两台逆变器软件程序升级后，两台逆变器的各项性能参数均正常，对两台逆变器进行为期一个月观察试运行，通过在不同光照条件下，观察逆变器运行的工况，在两台逆变器的在试运行过程中各项性能参数满足要求，且设备能够稳定的运行，才能分批次对90台逆变进行程序升级，分批次升级后对逆变器加强监视，确保升级后的逆变器稳定运行。   

5、电站逆变器软件升级后的效果及效益分析

电站于2023年8月底完成了90台风冷逆变器的升级，升级后逆变器能够稳定的运行，升级后逆变整体响应速率较之前提高40秒，通过现场逆变器测试，逆变器能够按照调度目标值按规定的时间内能进行负荷调节。经过一段时间的运行，对电站逆变器升级前后AGC死区合格率考核进行统计，如下图所示：

通过统计发现逆变器在升级前电站的死区合格率较低，每月都有死区合格率的考核，死区合格率最低为四月考核75.49分，死区合格率最高为六月考核10.48分，逆变器程序升级后在9月、11月考核分数均在2分以下，其中10月与12月死区合格率均在百分之九十九，不对电站进行分数考核。

逆变器程序升级后逆变器能够稳定的运行，各运行参数正常，电能质量满足要求，提高AGC对逆变器调节速率，从而降低了电站因超发被调度调停的分险。明显的降低AGC由于逆变器响应速率慢，造成死区考核。按照每考核一分，考核该电站1000元，通过对逆变器的软件升级，降低电站的考核，同时降低了电站运维成本，为电站创造了效益。所以在能保证电站逆变器的稳定运行下，通过软件升级来提高逆变器的性能来达到新的国网对设备性能要求，是新能源行业保证电站效益一种有效途径。

结语

逆变器具有智能化的优点，可适应复杂的地理环境作为光伏发电的核心设备，在确保电站可靠运行方面，扮演着至关重要的角色，充分发挥逆变器并联冗余性强、灵活性高、经济性好的优势，并可有效提高光伏消纳平衡能力，保障有源配电网安全稳定运行。

参考文献：

[1]梁显峰. 大型光伏电站集中式与组串式经济效益及安全性比较分析.电力系统及自动化,2017-12.

[2]曹正宇. 集中式逆变器在大规模光伏电站中的优化布局与运行管理.建筑技术科学,2023-09.

[3]岳国辉 张崇尧. 浅析集中式和组串式逆变器的主要特点及其选型比较.电力系统及自动化,2016-12.