CN103337876A - 一种光伏发电系统并、离网控制结构及操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光伏发电系统并、离网控制结构及操作方法，它是在下述连接中安装控制开关，其连接为：串、并列后的一组以上光伏阵列组件通过DC/DC充电装置分别连接储能装置和双向逆变器，双向逆变器与交流母线连接，在交流母线上连接有电网和负载；其控制用开关接入点分别为：位于光伏阵列组件与DC/DC充电装置之间的QF5，位于DC/DC充电装置与双向逆变器之间的QF3，位于储能装置与双向逆变器之间的QF4，位于双向逆变器与交流母线之间的QF2，位于电网与交流母线之间的QF1；位于负载与交流母线之间的QF6。本发明可避免因人为误操作使光伏发电系统和电网之间出现非同期并网、反送电，同时可以避免负载供电间断，还有利于光伏发电系统安全、稳定运行。

Description

一种光伏发电系统并、离网控制结构及操作方法
技术领域
本发明涉及一种光伏发电系统并、离网控制结构及操作方法，属于太阳能光伏技术领域。
背景技术
随着国家对可再生能应用的推广，光伏发电系统已经是我国能源供应中不可缺少的重要补充，随着技术水平的不断提高，光伏发电系统的单位投资成本不断降低，将成为未来能源领域的一个重要发展方向。
根据光伏发电系统的容量大小，选择不同的电压等级接入电网，容量小于200kW的光伏发电系统通常采用400V电压等级接入电网（Q/GDW480—2010）。根据太阳能光伏发电系统是否与电网连接运行，太阳能光伏发电系统可分为：离网型、并网型，混合型。三种运行方式，有其各自的特点，混合型是未来光伏发电系统的主要发展方向。
目前，大批小型混合型光伏发电系统的接入低压配电系统，低压配电系统建设和光伏发电系统的建设不同步，一般是低压配电系统建成运行多年后，光伏发电系统要接入。低压配电系统和光伏发电系统建设的不同，给两大系统的安全运行带来很大的挑战，实际运行过程中已经发生了一些事故，造成了电力设备损坏，有些事故还危及到工作人员人身安全，主要体现在：两大系统之间非同期并网；低压配电系统停电后，光伏发电系统反送电给低压配电系统，危及低压配电系统检修工作人员的人身安全。
还有一些混合型光伏发电系统从并网运行状态或孤岛运行状态到退出运行操作不当，造成负载供电的间断，不但没有起到提高供电可靠性，反而造成了更大的经济损失。同时由于操作不当造成光伏组件过电压或温度过高，而影响到光伏发电系统的使用寿命，甚至损害光伏组件，造成了更大的浪费和经济损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种安全，可靠的光伏发电系统并、离网控制结构及操作方法，可避免因人为误操作使光伏发电系统和电网之间出现非同期并网、反送电，同时可以避免负载供电间断，还有利于光伏发电系统安全、稳定运行，可以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案是：一种光伏发电系统并、离网控制结构，它是在下述连接中安装控制开关，其连接为：串、并列后的一组以上光伏阵列组件通过DC/DC充电装置分别连接储能装置和双向逆变器，双向逆变器与交流母线连接，在交流母线上连接有电网和负载；其控制用开关接入点分别为：位于光伏阵列组件与DC/DC充电装置之间的QF5，位于DC/DC充电装置与双向逆变器之间的QF3，位于储能装置与双向逆变器之间的QF4，位于双向逆变器与交流母线之间的QF2，位于电网与交流母线之间的QF1；位于负载与交流母线之间的QF6。
一种光伏发电系统并、离网控制结构的操作方法包括以下几种状态：
a、光伏阵列组件从离网状态切换到并网状态时：先合上QF5开关，把光伏阵列组件的直流电输送给DC/DC充电装置；然后合上QF3、QF4开关，使DC/DC充电装置能将光伏阵列组件（6）输出的电能储存在储能装置里面，同时把光伏阵列组件（6）多余的电能输送给双向逆变器；再合上QF1开关，使交流母线上带电；接着合上开关QF2开关，通过双向逆变器内部的同期装置检测是否满足同期条件，满足同期条件时自动并网，双向逆变器才有输出；最后合上QF6开关，给负载供电，负载也可以从电网经过QF1和QF6取得电能；
b、光伏阵列组件从并网状态切换到离网状态时：只要断开QF1开关，并使QF1开关和电网之间有明显的断开点；
c、光伏阵列组件由并网状态到退出运行时：先退出QF5、QF3开关，再退出QF4开关，最后退出QF2开关；
d、光伏阵列组件由离网状态到退出运行时：先退出QF6开关，再退出QF5、QF3、QF4开关，最后退出QF2开关。
与现有技术比较，本发明将光伏阵列组件通过串、并列后，通过DC/DC充电装置，对储能（电池）进行充电，再通过双向逆变器转化为交流电源，向负载供电。在晚间或无阳光时，利用电网波谷电价便宜，把电网电能通过DC/AC双向逆变器对储能装置进行充电，起到电网削峰填谷作用。其原理是：利用储能装置的容量对光伏输出功率进行平抑，保证输出功率的稳定，提高供电可靠性，向用户输送合格质量的电能。光伏发电先进入储能，再通过双向逆变器转化为交流电源，向负载供电；在储能容量已满的情况下，控制器转为“浮充”方式，直接对负载供电，储能作为补充。
其操作方法a可以确保光伏发电系统和电网之间不会出现非同期并网；b可以确保光伏发电系统不会向电网反送电，还可以确保光伏发电系统在离网状态下独立给负载供电，保证负载在该状态下供电的可靠和连续性；c可以确保负载的供电不受光伏发电系统的退出影响，保证负载在该状况下供电的可靠和连续性，同时可以确保光伏发电系统各组件的安全退出；d可以确保负载的安全退出，同时还可以保证光伏发电系统各组件的安全退出。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，光伏发电系统并、离网控制结构，它是在下述连接中安装控制开关，其连接为：串、并列后的一组以上光伏阵列组件6通过DC/DC充电装置5分别连接储能装置4和双向逆变器3，双向逆变器3与交流母线连接，在交流母线上连接有电网1和负载2；其控制用开关接入点分别为：位于光伏阵列组件6与DC/DC充电装置5之间的QF5，位于DC/DC充电装置5与双向逆变器3之间的QF3，位于储能装置4与双向逆变器3之间的QF4，位于双向逆变器3与交流母线之间的QF2，位于电网1与交流母线之间的QF1；位于负载2与交流母线之间的QF6。
如图1所示结构的光伏发电系统并、离网控制结构的操作方法包括以下几种状态：
光伏阵列组件6从离网状态切换到并网状态时：先合上QF5开关，把光伏阵列组件6的直流电输送给DC/DC充电装置5；然后合上QF3、QF4开关，使DC/DC充电装置5能将光伏阵列组件6输出的电能储存在储能装置4里面，同时把光伏阵列组件6多余的电能输送给双向逆变器3；再合上QF1开关，使交流母线上带电；接着合上开关QF2开关，通过双向逆变器（3）内部的同期装置检测是否满足同期条件，满足同期条件时自动并网，双向逆变器才有输出；最后合上QF6开关，给负载2供电，负载2也可以从电网1经过QF1和QF6取得电能。这种操作方法可以确保光伏发电系统和电网1之间不会出现非同期并网。
光伏阵列组件6从并网状态切换到离网状态时：只要断开QF1开关，并使QF1开关和电网之1间有明显的断开点。这种操作方法可以确保光伏发电系统不会向电网1反送电，还可以确保光伏发电系统在离网状态下独立给负载2供电，保证负载2在该状态下供电的可靠和连续性。
光伏阵列组件6由并网状态到退出运行时：先退出QF5、QF3开关，再退出QF4开关，最后退出QF2开关。这种操作方法可以确保负载2的供电不受光伏发电系统的退出影响，保证负载2在该状况下供电的可靠和连续性，同时可以确保光伏发电系统各组件的安全退出。
光伏阵列组件6由离网状态到退出运行时：先退出QF6开关，再退出QF5、QF3、QF4开关，最后退出QF2开关。这种操作方法可以确保负载2的安全退出，同时还可以保证光伏发电系统各组件的安全退出。

Claims (2)

1.一种光伏发电系统并、离网控制结构，其特征在于：它是在下述连接中安装控制开关，其连接为：串、并列后的一组以上光伏阵列组件（6）通过DC/DC充电装置（5）分别连接储能装置（4）和双向逆变器（3），双向逆变器（3）与交流母线连接，在交流母线上连接有电网（1）和负载（2）；其控制用开关接入点分别为：位于光伏阵列组件（6）与DC/DC充电装置（5）之间的QF5，位于DC/DC充电装置（5）与双向逆变器（3）之间的QF3，位于储能装置（4）与双向逆变器（3）之间的QF4，位于双向逆变器（3）与交流母线之间的QF2，位于电网（1）与交流母线之间的QF1；位于负载（2）与交流母线之间的QF6。
2.如权利要求1所述的一种光伏发电系统并、离网控制结构的操作方法，其特征在于：该方法包括以下几种状态：
a、光伏阵列组件（6）从离网状态切换到并网状态时：先合上QF5开关，把光伏阵列组件（6）的直流电输送给DC/DC充电装置（5）；然后合上QF3、QF4开关，使DC/DC充电装置（5）能将光伏阵列组件（6）输出的电能储存在储能装置（4）里面，同时把光伏阵列组件（6）多余的电能输送给双向逆变器（3）；再合上QF1开关，使交流母线上带电；接着合上开关QF2开关，通过双向逆变器（3）内部的同期装置检测是否满足同期条件，满足同期条件时自动并网，双向逆变器（3）才有输出；最后合上QF6开关，给负载（2）供电，负载（2）也可以从电网（1）经过QF1和QF6取得电能；
b、光伏阵列组件（6）从并网状态切换到离网状态时：只要断开QF1开关，并使QF1开关和电网之（1）间有明显的断开点；
c、光伏阵列组件（6）由并网状态到退出运行时：先退出QF5、QF3开关，再退出QF4开关，最后退出QF2开关；
d、光伏阵列组件（6）由离网状态到退出运行时：先退出QF6开关，再退出QF5、QF3、QF4开关，最后退出QF2开关。
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