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光伏直驱变频空调技术

一、所属行业:空调

二、适用范围:作为利用可再生能源的大型空调设备,可以广泛的应用于工商业、工厂、办公楼、工艺冷却等公共建筑场所等。

三、技术内容: 

(一)基本原理

光伏直驱变频空调技术,是将光伏发电技术与变频空调技术有机结合,利用光伏直流电直接驱动变频空调机组,自发自用,实现空调机组“零电费”,多余电量可以上网,不足电量可以由电网补充。相对普通的“光伏发电+空调机组”的组合而言,光伏直流电直接驱动变频空调机组,省去了上网下网的“直流—交流—直流”的转换损失,光伏直驱利用率可达99.04%,效率提高了6%-8%,同时,节省了相关转换的设备,具有高效、稳定的特点。

(二)关键技术

1)光伏直驱变频空调技术

发明了光伏直驱变频空调系统,将光伏直流电直接并入机载换流器直流母线,光伏能直驱利用率可达98%,相比传统的光伏发电+空调机组模式省去了上网和供电时进行交/直流电变换的能量损耗,提升效率6%8%。该项技术已申请国家专利,专利申请号:201310442150.3

2)三元换流技术

首次提出三元换流技术,研制了双向变流集成模块,建立了光伏系统、空调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,发用电动态切换时间小于10ms。系统可以纯空调模式、纯光伏发电工作模式、光伏空调工作模式、光伏空调及系统发电工作模式、光伏空调及系统用电工作模式五大模式进行运行。

3)动态智能负载跟踪MPPT技术

针对空调负载动态变化特性,提出了新型动态智能负载跟踪MPPT 技术,集成MPPT控制功能和AC/DC 整流功能,无需传统光伏空调的DC/DC 稳压环节,实时跟踪并控制光伏发电为功率最大化状态,并实现空调机组对光伏电能的优先利用。

4)基于PAWM 交错调制的大功率永磁同步电机高速驱动技术

研发了PAWMPulse Amplitude and Width Modulation)交错调制的大功率永磁同步电机高速驱动技术,确保了空调系统的稳定、可靠运行。

5)光伏微网及暖通群控发用电一体化智能管理技术

基于DCS 分布式控制技术,研制了光伏微网功能与暖通群控一体化智能管理系统,实现了发用电一体化智能管理。通过分析太阳辐照度和光伏发电量关系以及空调负载和太阳光照辐照度的潜在匹配关系,自动调整控制策略,调度光伏发电与暖通耗电联动运行,提高自发自用匹配度及光伏能直驱利用率。该项技术已申请国家专利,专利申请号:201310364779.0

(三) 工艺流程:

 

 

1 “光伏直驱空调”系统与“普通光伏发电上网再利用”系统对比图

注:虚线为“光伏直驱变频空调系统”路线,实线为“分布式光伏发电+空调系统”路线。光伏直驱变频空调系统减少了逆变、变压上网、整流环节,省去了逆变器、变压器等设备,节省设备初投资约10%

四、主要技术指标:

“分布式光伏发电+空调系统”相比,光伏直驱空调系统的光伏直流电直接接入空调主机,电能利用率高达99.04%,较普通效率提高6-8

五、技术鉴定情况:

2013 1221日,广东省科学技术厅主持召开了“光伏直驱变频离心机系统”科技成果鉴定会(粤科鉴字[2013]190 )。鉴定委员一致认为应用光伏直驱空调技术的 “光伏直驱变频离心机系统”属国际首创,达到国际领先水平。

六、典型用户及投资效益: 

光伏直驱空调技术的应用案例为某公司商用研发大楼光伏系统改造工程,该商用研发大楼的需求供冷面积为办公面积共2万平方米。该商用研发大楼办节能改造前,办公面积由一台额定功率为362 kW 的变频离心式冷水机组进行供冷,年消耗电量由市电提供,经国家空调设备质量监督检验中心检测,机组年耗电量246608.9 kWh

本工程改造以光伏组件为核心,利用办公大楼楼顶的空余面积铺设光伏阵列,完成光伏发电系统的建设,并与原有的高效的变频离心机相结合,充分利用太阳资源,将光伏系统所发电能直接驱动变频离心机,达到节能降耗的目的。工程于2013 5 月改造完毕,经国家建筑节能质量监督检验中心检测(国空质检(委)字(2014)第GA05 号),光伏发电系统年发电量452874 kWh

七、推广前景和节能潜力:

2013 年为例,全国全社会用电量为53223 亿kWh,同比增长为7.5%;设全社会用电量年增长率为7.5%,以此估算至2015 年和至2020 年的累计全社会用电量。同时,预计2015 年平均1%的空调系统普及为光伏直驱空调系统;2016-2020 年预计平均每年增长1%%的空调系统普及为光伏直驱空调系统。以此计算节能减碳能力,2015 年节能量为6.28×105t CO22015 年至2020 年节能量总计为167×105t CO2

 

 

 

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