光伏儲能行業之高電壓測量方案

一、背景

     通過配置儲能、提升功率預測水平、智慧化調度電力，可推動解決新能源發電隨機性、波動性、季節不均衡性帶來的系統平衡問題。十四五規劃，明確了加速儲能高質量規模化發展，構建電力系統的方向。

     作為電氣測量領域的專家， HIOKI日置提供從風光發電端的能量轉換效率、儲能PCS系統、儲能電池評估、以及并網電能質量評估、現場維保檢測等多應用場景的測量解決方案，助力清潔能源及儲能產業的發展，促進可持續發展社會的建設。

二、具體應用

（1）逆變器：將太陽能和風電發電并網的核心部件，可將太陽能直流電轉換為與電網同頻率同相位的交流電能。

（2）儲能變流器：實現電能雙向轉換的裝置，可有效削峰平谷、平衡負荷，是多能源微電網系統中的核心設備。

三、測量難點

（1）功率分析儀無法直接測量1000 V以上的電壓。測量高電壓、大功率時，為了將電壓降低到與測量儀對應的規格，會使用高壓差差分探頭或儀表用變壓器。但是，高電壓差分探頭和儀表用變壓器無法正確測量轉換后的功率的各成分。因此，存在效率超過一百、測量值不穩定、再現性低的問題。

（2）在儲能領域的測試應用中，如逆變器，已達DC1000~DC2000V，傳統的測量方法是在儀器前端加裝電壓傳感器，這類傳感器大多是利用霍爾原理將被測電壓轉換成與原邊電壓成比例跟隨輸出的電流/電壓信號，這可以保證一定的轉換精度（一般可達0.5%），但這種精度只能在較小的帶寬（數百赫茲）內實現，無法滿足諧波測量。隨著光伏逆變器輸出頻率的不斷擴寬（可至400Hz以上），對電壓傳感器的帶寬要求也越來越高，按照100次諧波計算，則前端電壓傳感器至少要提供40kHz以上的帶寬（0.1dB衰減）。

四、解決方案

     AC/DC高壓分壓器VT1005：安全測量5000V的高壓，測量頻帶DC ~ 4MHz。

     通過將VT1005和日置的功率分析儀PW8001的組合，可以正確測量高壓的大功率，掌握變流器、逆變器帶來的儲能效果。

五、高壓分壓器產品介紹

（1）安全測量5000V的高壓 - 可輸入5000V（±7100V peak，無測量等級，預計瞬態過電壓0V），CAT II 2000V、CAT III 1500V

（2）即使0.1%量級的效率提升效果也能評估

① 測量精度±0.08% (DC)， ±0.04% (50/60 Hz)，±0.17% (50 kHz)

② 頻率平坦度 ±0.1%，振幅帶寬 200 kHz Typical

③ 頻率平坦度 ±0.1°，相位帶寬 500 kHz Typical（通過功率分析儀進行相位補償后）

④ 測量帶寬DC~4MHz（-3dB）

⑤ 抗干擾性CMRR 80 dB Typical (100 kHz)，差分輸入方式