柔性并网逆变器



直流电网是怎么变成交流电网的

直流电网通过逆变器转换为交流电网，核心设备是采用全控型电力电子器件的电压源型换流器

1. 核心转换设备：逆变器

逆变器通过电力电子开关器件（IGBT、MOSFET等）的快速通断控制，将直流电转换成特定频率和电压的交流电。2024年主流工程采用绝缘栅双极型晶体管（IGBT）作为核心开关元件，其开关频率可达20kHz以上，转换效率超过98.5%（数据来源：国家电网2023年度电力电子设备技术白皮书）。

2. 具体转换过程

直流电首先经过直流滤波环节消除电压波动，随后进入逆变桥电路。通过控制IGBT的导通时序生成PWM波，再经过LC滤波电路整形为正弦波。并网时需通过同步控制单元确保输出交流电与电网保持频率、相位和电压幅值同步。

3. 关键技术参数

- 转换效率：98.2%-99.1%（2023年实测数据）

- 谐波失真率：<3%（符合GB/T 14549-93标准）

- 响应时间：<100ms（国家电网并网技术要求）

- 功率因数：0.98-1.0可调

4. 系统保护机制

配置直流侧过压保护和交流侧短路保护，采用快速熔断器（动作时间<2ms）和双向晶闸管旁路系统。并网逆变器必须具备防孤岛保护功能，在电网异常时0.1秒内自动脱网。

5. 实际应用场景

特高压直流输电工程（如±800kV昆柳龙直流）采用模块化多电平换流器（MMC）技术，每个换流阀塔包含2000+个IGBT子模块。海上风电通过柔性直流送电技术实现直流-交流转换，2023年投运的江苏如东项目单台换流容量达1100MW。

注：所有数据均来自2023-2024年度国家电网公司、南方电网公司最新技术报告及设备厂商（西门子、ABB、国电南瑞）公开技术规格书。

柔性换流 上市公司

涉及柔性换流技术的上市公司主要集中在电力电子、新能源装备等领域，包括国内多家电力设备龙头及细分领域企业，以下是具体梳理：

一、电力设备龙头企业

1. 许继电气（000400）：作为国内电力系统二次设备龙头，深耕柔性直流输电（柔性换流技术核心应用场景）领域，参与多项国家重点工程，其柔性换流阀、控制系统等产品技术成熟。

2. 国电南瑞（600406）：依托国网背景，在柔性直流输电、特高压柔性装备等领域布局深厚，是国内柔性换流技术产业化的核心参与者之一。

3. 平高电气（600312）：专注于高压开关及柔性输电设备，其柔性换流设备在电网互联、新能源并网等项目中广泛应用。

二、新能源装备领域企业

1. 阳光电源（300274）：在光伏、风电等新能源领域，柔性换流技术用于并网逆变器、储能变流器等核心设备，提升电能质量与转换效率。

2. 特变电工（600089）：旗下特变电工新能提供柔性直流输电换流阀、SVG（静止无功发生器，柔性换流衍生技术）等产品，服务于新能源电站与电网项目。

3. 四方股份（601126）：研发的柔性直流输电控制系统、换流阀监控系统等，支撑电网柔性互联与新能源消纳。

三、细分领域特色企业

1. 长缆科技（002879）：生产柔性直流输电用电缆及附件，为换流站提供关键配套设备。

2. 科华数据（002335）：在数据中心、储能领域应用柔性换流技术，优化电能转换与调度。

注：以上企业均已公开披露柔性换流相关技术或产品，具体业务需结合最新财报及项目动态进一步确认。

有功长期负电流一般是由什么设备导致的

有功长期负电流本质是设备向电网反向输出有功功率，常见由以下几类设备导致

1. 并网型发电设备

包括分布式光伏并网逆变器、小型并网风力发电机、并网生物质/燃气发电机组等。当设备自身发电量大于本地用电负荷时，多余电能会通过并网端口送入电网，此时电网侧检测到的电流就会表现为长期有功负电流，这类属于正常的并网运行场景。

2. 带回馈功能的工业拖动设备

涵盖带回馈制动的变频器系统（应用于起重机、电梯、大型数控机床主轴、变频风机水泵等场景）、轻载过激运行的同步电机。比如起重机下放重物时，负载势能会带动电机反向旋转，将机械能转化为电能通过回馈单元送回电网；同步电机在过激且轻载时，也可能向外输出有功功率，形成有功负电流。

3. 双向储能与充电设备

比如双向并网充电桩（V2G模式）、户用并网储能系统、集中式储能电站的储能变流器。当储能系统处于放电工况、电动汽车通过V2G向外送电时，会将存储的电能反向送入电网，产生长期有功负电流。

4. 特殊电力补偿装置

带有功调节功能的静止同步补偿器、统一电能质量调节器、柔性直流配电装置等，这类设备可主动控制有功功率的双向流动，主动向电网注入有功功率时就会引发有功负电流。

如果是非并网场景下出现长期有功负电流，多是设备被外力拖动反向发电（比如管道水流带动水泵电机旋转），这类属于异常工况，且涉及电力系统操作存在安全风险，建议联系专业电工排查处理。

新能源三大黄金赛道之一，超级牛股集中地，前景依然是星辰大海

新能源投资的三大黄金赛道为电力供给、电力调配和电力消费，其中电力调配作为中枢环节，主要任务是解决新能源消纳问题，前景广阔，以下是对其的详细介绍：

电力调配的基本逻辑

新能源大规模应用将重塑社会“电气化”进程，电力调配成为关键中枢环节，主要任务是将清洁电力从发电端连接到消费端。宏观上有三个大方向：

特高压输变电：新能源电力供给存在区域不平衡问题，如西南的水电、西北的风光发电，需远距离输送给中东部经济发达地区。中国特高压技术领先全球，未来电网建设离不开特高压远距离输变电助力。储能：分为电化学储能和氢能。电化学储能以蓄电池方式储存电力，成本将持续降低，未来3 - 5年后有望大规模商用，成为新能源消纳中坚力量；氢能是二次能源，新能源发的电可通过电解水制氢，氢能可运输和储存，燃烧发电且无污染，适合作为长时间储能手段，解决风光水等新能源发电的日间、季度不平衡问题。智能柔性电网（能源互联网）建设：在远距离输变电、储能调配后，新能源发电最终需以并网或分布式形式流入消费端，此过程需要智能柔性电网、充电桩、逆变器建设，打通新能源电力消费“最后一公里”。建设以新能源为主体、多能互补的新型电力系统已成为国家级战略，相关投资前景良好。电力调配相关产业链涉及的行业及代表性公司特高压输变电

行业特点：特高压是指电压等级在交流1000千伏及以上和直流±800千伏及以上的输电技术，具有输送距离远、容量大、损耗低和效率高等优势。项目投资金额巨大、年限较长，短期业绩释放不明显，板块热度不高，但地位与光伏产业相当，中国是全球唯一掌握特高压技术并商业化运营的国家，技术标准也是全球唯一标准。

投资环节：项目投资分为设备、铁塔、线缆和基建等，设备和线缆投资额占比超50%，是二级市场主要受益环节。设备分为直流设备（换流变压器、换流阀和GIS等）和交流设备（1000kV GIS、变压器和电抗器等）。

代表企业：

设备端：国电南瑞、许继电气、特变电工、中国西电、平高电气、思源电气等，重点推荐国电南瑞和许继电气。国电南瑞是国内电力设备及工控龙头，在特高压设备领域市占率较高，未来有望成为以设备为核心的能源互联网整体解决方案提供商；许继电气是国家电网旗下企业，掌握多项相关设备制造世界第一技术，市值不大但未来可能高速发展。

线缆：中天科技、亨通光电、东方电缆等。线缆二级市场表现不佳，目前亨通光电走势较强，东方电缆是海缆龙头，受益于海上风电发展。

电化学储能

行业特点：电化学储能大头是电池，其次是PCS（变流器）、BMS（电池管理系统）及EMS（能量管理系统），电池和变流器是核心环节，BMS和EMS电池厂商基本掌握。蓄电池逻辑与锂电投资逻辑相似，分为锂钴镍等上游矿材、中游正负极材料、隔膜、电解液以及下游制造厂商。

代表企业：宁德时代、比亚迪、阳光电源、天合光能、鹏辉能源、国轩高科等。宁德时代、比亚迪、鹏辉能源、国轩高科等为电池制造商，储能行业尚未起步，目前业绩未释放，但储能电池逻辑与动力电池及光伏电池类似，护城河以产能、成本、安全为主，宁德时代最有可能成为未来储能霸主，其2020年储能系统销售收入同比增长218.56%，营收占比翻3倍，近日发布的第一代钠离子电池在储能市场更具潜力；比亚迪、鹏辉能源、国轩高科在宁德时代推动下前进，未来竞争格局大概率强者恒强，储能将成为第二增长点；阳光电源、天合光能依托逆变器、组件销售渠道，做储能集成商，采用外购电池形式提供储能系统解决方案，未来光伏、风电企业可能借入储能领域布局，提供风光储能一体化解决方案。

变流器/逆变器

行业特点：储能根据大小有不同形式，储能变流器型号各不相同，目前储能变流器厂商与逆变器厂商重合度高，本质上都属于交变电流设备，区别在于变流器是双向交流，具有储电放电功能，逆变器是直流电变交流电，单向对接电网。

代表企业：华为、阳光电源、锦浪科技、固德威、上能电气、盛弘股份、易事特、汇川技术等。华为未上市，阳光电源和上能电气以光伏电站渠道为主，锦浪、固德威以户用为主，盛弘专注变流器但规模不大，近期市值受情绪影响有一定拉升。目前除阳光电源出货量较大外，各家企业都在积极布局储能变流器，但出货规模不大，目前厂商估值以逆变器业务为主。从逆变器看，其逻辑在于集中式和分布式光伏电站，华为和阳光是第一梯队，锦浪和固德威为第二梯队，上能电气以集中式为主，近期因10GW产能预期炒作较热，但需注意炒作风险，逆变器投资逻辑在于高增长业绩，比较看好龙头及分布式业绩放量。

电容器

行业特点：电容起到通交流、阻直流，通高频、阻低频作用，可改变电压和电流相位差，有时用于短时间少量储存电能，是逆变器、电池等电力设备配件，只要有电流“涌动”的地方都会用到。目前受益于新能源高速发展，超级电容器成为重要风口，具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等优点。电容器分陶瓷电容器、铝电解电容器、薄膜电容器和钽电容器等，分别在不同领域各有所长，其中薄膜电容器因耐高温、高频稳定、寿命长等优点，适合新能源领域应用。此前电容器领域基本被日韩美厂商垄断，技术壁垒高，国产替代效应明显。

代表企业：法拉电子、江海股份、思源电气等。法拉电子在薄膜电容器领域深耕50多年，国际上打败多位竞争对手，产销规模进入世界前三，国内市占率超50%，技术优势及国产替代效应使其产品毛利率近年来一度超40%，产品在光伏、风电、工控及新能源汽车市场持续增长，盈利能力提升；江海股份主打铝电解电容，下游新能源、光伏领域需求强劲，产能排满，业绩预期可参考法拉电子；思源电气是高压电力电容器成套装置设备商，可理解为超级电容器在输变电领域的应用。

充电桩

行业特点：市场集中度不高，之前由国家电网掌控，后放开民营企业进入。从代表企业业绩看，赛道优势不明显，且大多数企业并非专攻充电桩业务。

代表企业：特锐德、易事特、和顺电气、盛弘股份、中恒电气等。如果是热点炒作，可关注国内最大充电桩运营商特锐德。

智能柔性电网

行业特点：范围广泛，上述提到的设备公司几乎都可算智能电网概念。可重点关注提供能源数字化整体解决方案的服务商。

代表企业：国电南瑞、润和软件（华为概念）、永福股份、国电南自、许继电气等。例如永福股份提供电力工程投资、设计规划、建设一体化服务方案；国电南瑞以设备端为切口提供智能电网整体解决方案；国电南自专注于电网自动化。

氢能

行业特点：氢能是来源广泛、清洁无碳、应用场景丰富的二次能源，是实现交通运输、工业生产等领域深度脱碳的重要选择，尤其在工业生产领域，无法高效使用风光水电时，氢能是极佳的替代传统化石能源选择。多个国家和地区已颁布氢能发展路线图，不少国家将氢能上升至国家级战略，目前全球较为领先的国家和地区包括美国、欧盟、韩国和日本。中国氢能产业缺乏国家层面顶层设计，尚未上升至国家级战略，既是挑战也是机遇。

代表企业：隆基股份（绿电制氢）、中材科技（储氢）、中国神华、亿华通（加氢运营）、雄韬股份（氢燃料电池）等。隆基股份宣布进军氢能领域，致力于光伏发电制氢一体化解决方案，主要方向在制氢设备，为解决光伏发电日间、季度不平衡问题，目前主要关注绿电制氢设备落地和制氢成本下降；制氢后续环节需氢燃料电池技术突破带动，目前进展缓慢。

投资建议

电力调配是新能源电力系统关键核心环节，产业链复杂，涉及企业繁杂，投资时需特别注意。建议以龙头为主，投资小市值公司要注意其财务数据是否稳健、业绩增长是否稳定、是否专注主业，谨防市场炒作风险。目前需求释放较为确定的是逆变器、电容器等板块，其次是储能，再然后是氢能，特高压输变电和智能电网建设同步进行。

逆变器有防孤岛保护功能，为什么还要加一台防孤岛装置？

尽管逆变器具备防孤岛保护功能，但加装专门的防孤岛装置仍具有必要性，主要原因如下：

提供双重保障，提升系统安全性与可靠性逆变器防孤岛功能的局限性：逆变器自带的防孤岛保护功能通常采用被动检测方法，通过监测电网电压、频率等参数的变化来判断是否发生孤岛效应。然而，这种方法在某些情况下可能存在误判或漏判的风险，例如当电网故障导致的电压、频率变化不明显时，逆变器可能无法及时准确地检测到孤岛效应。防孤岛装置的主动检测优势：专门的防孤岛装置，如CET中电技术的PMC - 751X - G/iRelay 51 - G，采用主动式检测方案。它能够主动向电网注入扰动信号，通过分析电网的响应来判断是否发生孤岛效应。这种主动检测方式可以减少误判和漏判的可能性，提高检测的准确性和可靠性。一旦检测到孤岛现象，防孤岛装置能够快速切除分布式孤岛电源，并立即停止逆变器的运行，为系统提供更可靠的安全保障。满足特定地区和电站类型的要求大型和中型光伏电站：在实际应用中，大型和中型光伏电站通常会在并网点安装专门的防孤岛保护装置。这是因为这些电站的规模较大，一旦发生孤岛效应，可能会对电网的稳定运行和周边用电设备造成更大的影响。专门的防孤岛装置可以更好地满足这些电站对安全性和可靠性的高要求。分布式光伏电站和工商业储能电站：分布式光伏电站和工商业储能电站安装容量相对较小，且通常采用低压并网。但为了保障电网的安全稳定，根据地区规定，它们也需要配备防孤岛保护装置。这些装置可以确保在电网故障时，分布式发电系统能够及时与电网断开，避免对电网和用户造成危害。具备更丰富的功能，适应多种场景需求多重保护功能：防孤岛装置不仅具备防孤岛保护功能，还拥有低频、高频、低压、过压、频率突变、频率滑差等多重保护功能。这些功能可以全面监测电网的运行状态，及时发现和处理各种异常情况，提高系统的稳定性和可靠性。例如，当电网频率发生突变或滑差时，防孤岛装置可以迅速采取措施，保护设备和电网的安全。逆功率保护功能：防孤岛装置还具备逆功率保护功能，能够解决电网逆流问题。在光伏系统中，当发电功率大于负载功率时，可能会出现逆流现象，即多余的电能反向流入电网。这不仅会造成电能的浪费，还可能对电网的安全运行产生影响。防孤岛装置可以监测到逆功率并触发保护动作，跳开光伏并网开关，实现分布式光伏系统的发电量全部自发自用。例如，在400V光伏发电系统中，安装iRelay 51 - G防孤岛保护装置并投入逆功率保护功能，当进线开关出现逆流时，装置会监测到逆功率后触发保护动作，选择跳开相应的并网开关，保证全部发电自发自用。适应多种场景和电压等级：防孤岛装置适用于光伏系统、风力发电系统、储能系统及微型电网等多种场景，覆盖35kV及以下电压等级的分布式电源并网供电系统。这使得它可以在不同的能源发电和电网环境中发挥作用，满足各种复杂场景下的防孤岛和逆功率保护需求。实现柔性控制与最大化发电效率的平衡柔性控制的后备手段：逆功率保护跳闸作为柔性控制的后备手段，可以在通信中断、逆变器响应不及时、负荷变化过快等极端情况下触发逆功率信号。而防孤岛保护则可以最大化保证逆变器的发电效率与稳定性，避免因孤岛运行导致系统电压、频率失控，损坏用电设备。在实际使用中，普遍采用防孤岛装置和逆变器防孤岛功能相结合的方式，兼顾效率和效果，缺一不可。

一文读懂低压配电“柔性互联”

一文读懂低压配电“柔性互联”

低压配电柔性互联技术是一种创新的配电系统解决方案，旨在应对分布式电源大量接入和多元负荷用电需求增加带来的挑战。以下是对低压配电“柔性互联”的全面解析：

一、什么是低压配电“柔性互联”

低压配电柔性互联技术是基于柔性直流输电（VSC-HVDC）技术的新型配电系统解决方案。其核心思想是将多个低压配电台区通过直流母线互联，形成一个交直流混合的微电网系统。这种技术能够实现台区之间的功率互济、动态增容、故障快速转供等功能，显著提升配电系统的灵活性和可靠性。

二、配网台区问题现状

海量分布式光伏配电网的挑战

随着风电“下乡”、光伏整县推进，分布式电源占比将大幅增加。大量光伏逆变器、储能变流器、柔性开关等电力电子装备并网，容易引起电网电压暂降、波动与闪变、电压越限等电能质量问题。如何构建一个适应分布式交互式设备大量接入的配电网，成为电网亟需探索的领域。

电网面临的挑战

对电网造成三相不平衡、电压偏差等电能质量问题。

电网承担光伏并网所带来调峰、调频压力的同时，还将导致配电容量得不到充分利用。

新能源发电的建设速度远快于配网的建设速度。

电网承担了消纳任务所带来的输配电扩容巨额成本。

新能源与负荷的随机性、波动性，缺少储能、调节能力、转动惯量，电网的稳定受到威胁。

台区的压力

随着国家政策、技术的发展，未来分布式清洁能源、电动汽车充电、终端电气化将在配电台区系统内大规模应用及推广，给台区系统运行管控造成了极大挑战。

针对多个独立微电网的互联，传统“硬”连接方式存在诸多缺点，如系统故障波及范围更广、只能连接相同电压等级的交流微电网、面临均流困难等问题。

三、针对台区痛点的创新解决方案“柔性互联”

采用双向背靠背AC/DC变流器代替常规开关，将独立交流微电网进行解耦互联的“软”连接，可以在容量范围内双向精确连续控制潮流，提高了控制速度和调度“柔性”。

主要优势

基于变流器的电力电子装置，中间的直流环节将两侧解耦，可以阻断短路电流通过。

直流隔离使得两个变流器的无功功率输出相互独立，只需满足各自的容量约束即可，相当于两个静止无功发生器，可以快速补偿无功功率。

可以连接不同电压等级和供电形式的微电网。

直流环节的隔离可以解决变流器多机互联难题。

柔性装置可以根据工况快速调节两侧功率，优化系统运行。

应用场景

台区动态增容与故障转供：针对台区间负载不均衡或季节性负荷波动，实现功率互济、容量共享；针对电动汽车等负荷导致的配变过载，实现动态增容；针对高品质供电要求，故障情况下能够快速将负荷转移到其他正常运行的台区，减少停电时间。

分布式电源接入与消纳：有效解决分布式电源（如光伏、风电）的接入问题，提高新能源的消纳能力。通过直流母线的连接，分布式电源可以更高效地将电能传输到需要的地方；针对高比例分布式光伏接入台区引起反向过载、电能质量问题，提升台区承载力，实现电压主动控制。

电能质量优化：针对配电网负荷中的谐波问题，可承担谐波补偿的功能，提高各配电网的电能质量；针对配电馈线末端存在低/高电压越限问题，可由直流侧提供/吸收有功功率解决，从而提高配电线路末端电压质量。

直流负荷供电：为直流负荷（如直流充电桩、直流家电等）提供稳定的电源，减少交流到直流的转换损耗。

四、未来发展模式

数据驱动下智能台区柔性互联运营模式

利用大数据、人工智能等技术，实现台区柔性互联系统的智能监测、优化调度和故障预警等功能，提高系统的运行效率和可靠性。

多元协同调控运营模式

通过协调控制分布式电源、储能系统、电动汽车充电桩等多元要素，实现台区柔性互联系统的整体优化和协同运行。

基于台区互联的多区域虚拟电厂优化调度模式

将多个台区柔性互联系统整合为虚拟电厂，通过优化调度策略，实现跨区域、跨时段的能源优化配置和高效利用。

未来，低压配电柔性互联技术将推动配电网向互动化、绿色化、柔性化、数智化方向发展，构建更加安全、可靠、高效、智能的新型配电网。

新型电力系统有哪些关键技术?

新型电力系统的关键技术主要包括高比例新能源并网与消纳技术、新型储能技术、智能电网数字化技术、柔性输电技术和安全稳定控制技术五大领域

1. 高比例新能源并网与消纳技术

新能源发电具有间歇性和波动性，其大规模并网需要配套关键技术：

•并网友好型技术：包括风电机组/光伏逆变器的低电压穿越、高电压穿越、频率支撑和主动无功调节等功能，确保在电网故障时不脱网并能支撑电网恢复

•预测技术：采用数值天气预报（NWP）结合机器学习算法，实现风电、光伏功率的短期和超短期预测，准确率可达90%以上

•调度运行技术：建设新一代调度技术支持系统，实现多时间尺度的源网荷储协同调度

2. 新型储能技术

储能是解决新能源消纳和电网调峰的关键，2023年全国新型储能装机规模达31.39GW（工信部数据）：

•电化学储能：锂离子电池为主流，能量效率超90%，循环寿命达6000次以上；液流电池适用于长时储能

•压缩空气储能：山东泰安2×300MW项目已投运，效率约70%

•飞轮储能：响应速度毫秒级，适用于频率调节

•氢储能：通过电解水制氢，实现跨季节能量存储

3. 智能电网数字化技术

•智能传感与量测：采用PMU（同步相量测量装置），采样速率达100次/秒，实现电网实时动态监控

•数字孪生技术：构建电网虚拟映射，支持仿真推演和状态预警

•云计算与大数据：处理海量电网数据，优化运行策略

•物联网技术：接入各类智能终端，2023年国家电网接入智能电表超5亿只

4. 柔性输电技术

•柔性直流输电（VSC-HVDC）：如张北柔直工程，输送容量900万千瓦，解决清洁能源外送问题

•统一潮流控制器（UPFC）：实现潮流的精确控制，提升线路输送能力30%以上

•固态变压器：提供电压变换和能量管理功能

5. 安全稳定控制技术

•同步调相机：提供转动惯量和短路容量，抑制电压波动

•故障电流限制器：限制短路电流水平

•主动防御系统：基于广域测量信息的稳定控制策略，动作时间小于100毫秒

新型电力系统技术正向着数字化、智能化、柔性化方向快速发展，各项技术需协同发展才能确保系统安全稳定运行。

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