光伏直驱变频离心机系统

2006
1108 1 80 650 1825 3281 6946
2007
1150 2 100 863 2096 5310 9521
2008
1226 3 140 1209 2631 11020 16229
2009
1306 25 300 1752 3373 16850 23605
2010
1590 71 800 2780 4956 30472 40670
机载换流器
2、系统方案及技术创新
2.3.4 光伏空调及系统用电工作模式（混合供电）
当光伏发电功率＜空调主机耗电功率时，光伏发电系统所发电能不足以满足空 调主机运行，需要从公共电网补充部分电能的工作模式。
直流母线
汇流 单元
光伏微网及暖通 群控发用电一体 化监控系统
电池阵列
能力流向
380V 市电
AC
30
4
综合对比及系统优势
4、综合对比及系统优势
4.1 系统的特点和优势
光伏直驱变频离心机系统特点
光伏电直驱离心机，格力独有，世界首创，国际领先 具有光伏发电功能的大型中央空调系统，发用电一体化 光伏发电与变频离心机强强结合，光伏直驱利用率达 99.04%
五种工作模式10ms实时切换，保证系统在任何能量变
20
2、系统方案及技术创新
2.3.1 纯光伏发电工作模式
当空调主机不工作时，光伏发电系统所发电能全部向电网送电的工作模式。此
时系统相当于一个光伏电站。
直流母线
汇流 单元
光伏微网及暖通 群控发用电一体 化监控系统
电池阵列
能力流向
380V 市电
AC
DC
直流母线
DC AC 变压器
21
离心压缩机
机载换流器
2011
2098 192 3300 4959 7628 52884 71061
2012
2098 601 8300 8717 12397 70043 10215 6
中东与非洲 n/a 19 146 355 129 1400
7 Page 7
1、研究背景
1.4 光伏发电国家政策支持
《可再生能源发展“十二五”规划》指出，加快太阳能发电技术进步，推动太阳能 多元化利用，支持建设以自发自用为主要方式的分布式光伏发电； 《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》中，对光伏电站按照发电 量进行电价补贴政策，补贴标准为0.42元/kWh，分布式光伏发电具有安全、稳定、 高效的特点，是国家对光伏发电的主要推广形式； 我国太阳能资源丰富，光伏投资成本逐年递减，2030年将达到0.7元/kWh，可望成 为千家万户用得起的“百姓能源”。
电池阵列
AC
能力流向
DC
离心压缩机
机载换流器
25
直流母线
3
技术评价
3、技术评价
格力光伏直驱变频离心机系统 主要性能参数如下：
1、系统光伏直驱动利用率>98% 2、系统能量动态切换时间<10ms 实现能量的双向流动
专利35项
27 Page 27
3、技术评价
监测结果
检测机构：国家建筑节能 质量监督检验中心
1
研究背景
1、研究背景
1.1 实现我国建筑节能目标的需求
空调系统的节能已经成为 国家节能减排的重要措施。
25%
商 品 能 源 总 消 费 建 筑 能 耗 空 调 能 耗
空调设备的效率已经达到 高水平，应从“开源”角度 再思考；
100%
50%
6
1、研究背景
1.2 光伏发电产业的迅猛发展
2013年，中国成为全球最大的光伏市场。根据国家能源局规划，2014年，全国光
2.3.3 光伏空调及系统发电工作模式（双向供电）
当光伏发电功率＞空调主机耗电功率时，光伏发电系统所发电能优先满足空调
主机运行，多余电能向公共电网发电的工作模式。
直流母线
汇流 单元
光伏微网及暖通 群控发用电一体 化监控系统
电池阵列
能力流向
380V 供电
AC DC
直流母线
DC AC 变压器
23
离心压缩机
14
2、系统方案及技术创新
2.2.1 光伏直驱变频离心机技术
发明了光伏直驱变频离心机系统，将光伏直流电直接并入变频离心机机载换流 器的直流母线，相比传统的光伏发电+离心机模式省去了上网和供电时进行交/直 流电变换的能量损耗，光伏能直驱利用率高达99.04%，较常规系统提升效率
6%～8%。
直流母线2
IP Ethernet 网络交换机 BACnet IP Modbus 485 中央空调群控 控制柜 Modbus 485
客户端n
管理层
控制层
市网
Modbus 485 防逆流检测装置
光伏直驱变频 离心机组
Modbus 485
光伏气象站
设备层
IO 控制点 交流配电单元 冷冻水泵 各楼层楼空调末端 冷却水泵
2、系统方案及技术创新
2.3.2 纯空调工作模式
当光伏发电系统不工作时，空调主机向公共电网取电运行的工作模式。此时系
统相当于一个永磁同步变频离心机系统。
汇流 单元
光伏微网及暖通 群控发用电一体 化监控系统
电池阵列
能力流向
380V 市电
AC DC
直流母线
DC AC 变压器
离心压缩机
机载换流器
22
2、系统方案及技术创新
纯光伏系统 （可选配）
光伏直驱变频离心机系统 （可扩展）
空调辅助设备及末端
19
2、系统方案及技术创新
通过以上的发明和创新，实现了光伏发电系统、变频
离心机系统、发用电一体化管理系统（集成光伏微网和暖
通群控）三个部分的完美集合，形成了光伏直驱变频离心 机系统。系统可根据光伏发电能量变化及离心机负载运行 需求，实时进行 五 种工作模式的切换，保证系统在任何 能量变化的情况下都能稳定运行。
化情况下都能稳定可靠运行 光伏发电与离心机耗电季节适应性强，避开用电高峰 国家分布式政策支持，可享受0.42元/度财政补贴
32
4、综合对比及系统优势
1.4.1 系统的特点和优势
系统将常规光伏逆变器功能直接集成到离心机机载换流器上，省去光伏逆变器设备， 设备总体投入降低10%，能量损耗减少6%-8%
伏行业将新增装机容量14GW，同比增长
120，000 100，000 80，000 60，000 40，000 20，000 0
其余国家 中国 美国 亚太地区 欧洲 全部
1,400 1,765 2,235 2,820 3,952 5,364 6,946 9,521 16,229 23,605 40,670 71,061
2、系统方案及技术创新
2.1.3 系统方案
创新设计方案： 光伏直驱变频离心机系统
380V市电
光伏 发电 系统 电池阵列
汇流 单元
DC
发用电一体化 AC 监控系统
DC
稳压单元
如何保证光伏电池组件最大化发电
DC
光伏系统与变频离心机 系统如何优化匹配 380V市电
并网逆变器 （常规光伏发电）
变压器2
变频 离心 机系 统
9
2
系统方案及技术创新
2、系统方案及技术创新
2.1.1 系统方案
常规方案一：常规光伏发电+变频离心机
光伏 发电 系统 电池阵列
三次换流 汇流 单元 一次换流
380V市电
DC AC
并网逆变器 （常规光伏发电）
变压器
二次换流 DC
变频 离心 机系 统
AC DC
直流母线
AC
离心压缩机
机载换流器
电流要经过3次转换，能量损失达到6%~8%以上。 且无创新性可言，没有研究意义
光 伏 模 块 直 流 汇 流 直 流 配 电
电 流 检 测
光伏空调工作模式
电压检测
机载换流器
负载
直流母线检测
电网
集 成 控 制 器
17
2、系统方案及技术创新
2.2.4 PAWM交错控制技术
首创PAWM（Pulse Amplitude-Width Modulation）交错控制技术，能实时 响应光伏电压的快速变化和离心压缩机负载的动态需求，实现变频离心压缩机调 频调压的自适应控制，保障系统的稳定和可靠运行。
11
2、系统方案及技术创新
2.1.2 系统方案
常规方案二：光伏直流电直供变频离心机，中间增加DC/DC稳压设备
光伏 发电 系统
汇流 单元
电池阵列
DC
稳压单元
DC
增加零件/设备 损失2%效率
变频 离心 机系 统
380V市电
AC
DC
直流母线
DC AC 变压器
离心压缩机
机载换流器
无法实现能量双向流动
12
综合来讲，光伏发电已具备大规模推广的条件。
8
1、研究背景
1.5 研究光伏直驱变频离心机系统的意义 研制出光伏发电与永磁同步变频离心机结合的系统，填补国内 外技术空白，提升企业自主创新的能力和国际竞争力；
两者的结合可从开源、节流两方面实现建筑节能，是一种新型的 分布式发用电方式；
光伏发电量曲线与离心机耗电量曲线趋势一致，两者季节适应 性强，可有效避开用电高峰期，减小电网压力。 光伏发电与变频离心机的结合，将推动暖通行业和光伏行业的双 向发展，进一步促进国家建筑节能减排工作的开展。
DC
直流母线
DC AC 变压器
24
离心压缩机
机载换流器
2、系统方案及技术创新
2.3.5 光伏空调工作模式
当光伏发电功率等于空调主机耗电功率时，光伏发电系统所发电能刚刚好全部 用于空调主机运行的工作模式。此时系统电能完全自发自用，对外零电耗。
直流母线
汇流 单元
光伏微网及暖通 群控发用电一体 化监控系统
AC
DC
直流母线
DC AC 变压器1
离心压缩机
机载换流器
如何确保大功率离心机负载稳定运行
电能富余或者不足如何处理
13
2、系统方案及技术创新
2.2 技术创新
光伏直驱变频离心机系统
光伏直驱变频离心机技术 三元换流技术
五大 核心技术
动态负载跟踪MPPT控制技术
PAWM交错控制技术
光伏微网及暖通群控发用电一 体化管理技术
光 伏 组 件 光伏系统
汇 流 配 电
v pv
i pv
Ppv
Pload
iload
·
idc _ load
idc _ grid
vdc
机载换流器
igrid
Pgrid
负载系统
电网系统
16
2、系统方案及技术创新
2.2.3 动态负载跟踪MPPT技术
针对光伏发电的不稳定变化，提出了新型动态负载跟踪MPPT（Maximum Power Point Tracking）控制技术，实时跟踪并控制光伏发电为功率最大化状态， 并实现离心机对光伏电能的优先利用。
交流配电单元
变压器
变压器 机载换 流器
冷却塔风机 AC DC 电动蝶阀 各类传感器
逆变器
AC DC
AC DC
冷源系统设备数字 电表 （每台设备一个） 空调末端设备数字 电表 （每个区域一个）
直流配电单元 Modbus 485 光伏防雷汇流箱 光伏电池板阵列
直流配电单元 光伏防雷汇流箱 光伏电池板阵列
18
2、系统方案及技术创新
2.2.5 光伏微网及暖通群控发用电一体化管理技术
研制了光伏微网及暖通群控发用电一体化管理系统，实现了对光伏发电系统以 及空调暖通系统的一体化智能管理，达到最优化运营目标，同时可提高系统的自 发自用匹配度及光伏能直驱利用率。
光伏直驱变频离心机系统发用电一 体化管理平台服务器 客户端1
按Q/GD 20.00.054-2013标准： 光伏直驱利用率 达99.04％
28
3、技术评价
监测结果
检测机构：国家建筑节能 质量监督检验中心
按Q/GD 20.00.054-2013标准： 动态切换时间 <10ms.
29
3、技术评价
查新报告
查新机构：科学技术部西南信息中心查新中心
国内外还未见相同报道
格力光伏直驱变频离心机
安徽格力——王盼春
光伏直驱变频离心机系统
2013年12月21日，格力“光伏直驱变频离心机系统”通过 专家评审团鉴定，被认定为“全球首创”，达到“国际领先” 水平，格力电器又一次凭借着首创的核心技术抢占了全球制 冷技术的制高点。
目 录
一、研究背景 二、系统方案及技术创新 三、技术评价 四、综合对比及系统优势 五、工程造价及回收期分析
汇流 单元
DC AC
并网逆变器
3Βιβλιοθήκη Baidu
AC
3φ380
电池阵列
能量流向
DC DC
M
离心压缩机
AC
直流母线1
DC
3
AC
DC 光伏逆变器 AC
机载换流器
市电 3φ 380
15
2、系统方案及技术创新
2.2.2 三元换流技术
首创三元换流技术，建立了光伏发电系统、变频离心机负载和公用电网三者之 间的三元换流模型，实现了电能在直流侧双向流动、多路混合。系统可实时切换 五种运行模式，电能动态切换时间小于10ms。保证系统在任何能量变化的情况下 都能稳定运行。
20%
102,156
2000
751
2001
807 n/a 24 178 495 262 1765
2002
887 n/a 42 225 686 396 2235
2003
964 n/a 52 290 916 598 2820
2004
993 1 62 394 1198 1305 3952
2005
1003 1 70 501 1500 2289 5364