CN103872675A - 一种基于后置调配的实时调控汇流装置的构造与方法 - Google Patents

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本发明属于分布式新能源电力技术领域，具体涉及一种基于后置调配的实时调控汇流装置的构造与方法，包括：新能源直流电力光伏阵列P1接入端、P2接入端、Pn接入端、直流输入电力线P1、直流输入电力线P2、直流输入电力线Pn、监测电路、汇流母线保护电路、控制模块、汇流电力母线、汇流母线防雷电路、直流输出L1端、直流输出Lm端、防雷接地端、通信接口、系统总线、直流输出电力线及电控开关电路K1及Km。可以随着发电供电功率的变化进行实时调控，使每一路直流输出端的电力功率满足相应逆变子系电力功率的供电要求，使逆变器达到高效运行的电力功率范围内，提高了系统效率、节省了大量自耗，对于离网发电供电系统尤其重要，效果更加显著。

Description

一种基于后置调配的实时调控汇流装置的构造与方法
技术领域
本发明属于分布式新能源电力技术领域，具体涉及一种基于后置调配的实时调控汇流装置的构造与方法。
背景技术
汇流箱及具有汇流能力的直流配电柜是新能源电力特别是光伏发电供电及风力发电系统在集成时必不可少的设备装置。在系统设计时，光伏阵列和风电机组等发电单元为满足配套逆变器和系统额定功率的需求，将光伏组件及风电机组进行串并联组合，并通过汇流箱装置将多路发电单元组的电力线经汇流装置汇流成一路直流输出电力线，实现汇聚多组较小功率发电单元组的电力汇流成为较大的额定功率电力，并接入逆变器或再由多个汇流箱通过直流柜接入逆变器，而且汇流箱装置主要是进行汇流，同时还具有一定的保护功能。
现有技术及汇流箱产品将多路直流电力输入路径的电力线汇流成单一的直流电力输出路径电力线，而且在系统中是相对固定的，其直流电力的输入输出在系统安装运行过程中均为不可调节。在新能源发电供电系统应用中，影响系统发电供电效能的因素至少有两个，一个是发电初值门限功率及系统基本功耗门槛，即在弱光时，不能达到系统工作最低发电功率时，系统不工作，此阶段电力只能白白浪费了；而且弱光时，即使发电功率达到系统工作需要的初始功率，而此时功率不高，则所发电力基本被系统自耗用掉，有蓄电的系统就靠蓄电池供电，蓄电池组负担过重，增加发电成本；另外一种就是供电较少时逆变电路工作效率较低，通常发电功率小于50％额定功率时，其系统效率将不足于60％，系统发电供电效率大大降低。在这两种状况下，系统效率极低，不加控制时，甚至是负效率，所发电力主要是产生功耗。
发明内容
为解决现有技术与汇流箱装置存在上述问题与缺陷，本发明提出一种基于后置调配的实时调控汇流装置的构造与方法，包括：新能源直流电力光伏阵列P1接入端、新能源直流电力光伏阵列P2接入端、新能源直流电力光伏阵列Pn接入端、直流输入电力线P1、直流输入电力线P2、直流输入电力线Pn、监测电路、汇流母线保护电路、控制模块、汇流电力母线、汇流母线防雷电路、直流输出L1端、直流输出Lm端、防雷接地端、通信接口、系统总线、直流输出电力线及电控开关电路K1、直流输出电力线及电控开关电路Km，其特征是：
新能源电力光伏阵列P1接入端、新能源电力光伏阵列P2接入端、新能源电力光伏阵列Pn接入端分别通过直流输入电力线P1、直流输入电力线P2、直流输入电力线Pn连接在汇流电力母线上，构成直流汇流电力路径；
汇流电力母线通过汇流母线保护电路和汇流母线防雷电路分别通过直流输出电力线及电控开关电路K1、直流输出电力线及电控开关电路Km连接直流输出L1端和直流输出Lm端，构成可调控的汇流电力输出路径；
汇流母线防雷电路分别连接汇流电力母线和防雷接地端，构成装置的防雷电力路径；
控制模块连接通信接口并通过系统总线连接监测电路、汇流母线保护电路、直流输出电力线及电控开关电路K1、直流输出电力线及电控开关电路Km，构成通信及监测控制链路；
本发明提出的一种基于后置调配的实时调控汇流装置的构造与方法，其实时调控的方法特征是：控制模块中预存了控制处理程序，并通过比较处理由监测电路采集的电力信号并对汇流电力母线上的直流供电功率进行计算比对，当汇流电力母线的电力功率≥直流输出L1端及直流输出Lm端上逆变器高效运行功率接入设定值W1和Wm之和时，新能源直流电力光伏阵列P1接入端、新能源直流电力光伏阵列P2接入端、新能源直流电力光伏阵列Pn接入端输入的电力在汇流电力母线汇流经汇流母线保护电路和汇流母线防雷电路并通过直流输出电力线及电控开关电路K1、直流输出电力线及电控开关电路Km按设定值调配电力功率并分配供电给直流输出L1端及直流输出Lm端；当控制模块通过比较处理由监测电路采集的电力信号并对汇流电力母线上的直流供电功率进行计算比对，在汇流电力母线的电力功率＜设定的直流输出L1端和直流输出Lm端允许输入的最小值Wmin之和时，通过控制模块计算比对并进行调控，将汇流电力母线上的电力通过直流输出电力线及电控开关电路K1及直流输出电力线及电控开关电路Km重新组合，使每个直流输出Lm端的电力功率≥Wmin且＜设定的直流输出Lm端允许输出的最大功率Wmax；当直流输出Lm端输出的电力功率＞Wmax时，将汇流电力母线上的电力通过直流输出电力线及电控开关电路K1及直流输出电力线及电控开关电路Km重新调控提供给2个或更多个直流输出端，使每个直流输出端满足输出的电力功率≥Wmin且＜Wmax的设定条件。
通过上述本发明提出的一种基于后置调配的实时调控汇流装置的构造与方法及技术方案，可以克服上述现有技术与系统的缺陷，使汇流装置可以根据发电多少进行调配，组合成满足设定要求的电量并接入到相应输出端，提高系统发电供电的工作效率和光能(风能同样有类似情况)的利用率(可以至少增加10％以上的供电效能)；使得多路直流供电输入通过监测与调控，相对输出供电给逆变器的电力功率实时受控，使逆变电路工作在高效运行的电力功率区间，可以随着发电供电功率的变化进行实时调控，使每一路直流输出端的电力功率满足相应逆变子系电力功率的供电要求，使逆变器达到高效运行的电力功率范围内，提高了系统在少量发电及输入的状况下的发电效率低；同时其他的电力电子电路构成变流电路的逆变器子系统因无输入电力而处于停机状态，节省了大量自耗，对于离网发电供电系统尤其重要，效果更加显著。
附图说明
图1为现有技术的汇流装置原理示意框图；
图2为一种基于后置调配的实时调控汇流装置的构造原理示意框图。
具体实施方式
作为实施例子，结合附图对一种基于后置调配的实时调控汇流装置的构造与方法给予说明，但是，本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。
附图1给出了现有技术的汇流装置原理示意框图。如图1所示，新能源直流电力光伏阵列接入端(1a)、(1b)及(1n)通过直流输入电力线(2a)、(2b)及(2n)直接并接在汇流电力母线(6)上，并经监测电路(3)和汇流母线保护电路(4)及汇流母线防雷电路(7)连接直流输出电力线(12)后接入直流输出端(8)。可以看出，现有技术及汇流箱产品将多路直流电力输入路径的电力线汇流成单一的直流电力输出路径电力线，而且在系统中是相对固定的，其直流电力的输入输出在系统安装运行过程中均为无法调控与调节。
附图2给出了一种基于后置调配的实时调控汇流装置的构造原理示意框图。如图2所示，一种基于后置调配的实时调控汇流装置的构造与方法，包括：新能源直流电力光伏阵列P1接入端(1a)、新能源直流电力光伏阵列P2接入端(1b)、新能源直流电力光伏阵列Pn接入端(1n)、直流输入电力线P1(2a)、直流输入电力线P2(2b)、直流输入电力线Pn(2n)、监测电路(3)、汇流母线保护电路(4)、控制模块(5)、汇流电力母线(6)、汇流母线防雷电路(7)、直流输出L1端(8a)、直流输出Lm端(8m)、防雷接地端(9)、通信接口(10)、系统总线(11)、直流输出电力线及电控开关电路K1(12a)、直流输出电力线及电控开关电路Km(12m)，其特征是：
新能源电力光伏阵列P1接入端(1a)、新能源电力光伏阵列P2接入端(1b)、新能源电力光伏阵列Pn接入端(1n)分别通过直流输入电力线P1(2a)、直流输入电力线P2(2b)、直流输入电力线Pn(2n)连接在汇流电力母线(6)上，构成直流汇流电力路径；
汇流电力母线(6)通过汇流母线保护电路(4)和汇流母线防雷电路(7)分别通过直流输出电力线及电控开关电路K1(12a)、直流输出电力线及电控开关电路Km(12m)连接直流输出L1端(8a)和直流输出Lm端(8m)，构成可调控的汇流电力输出路径；
汇流母线防雷电路(7)分别连接汇流电力母线(6)和防雷接地端(9)，构成装置的防雷电力路径；
控制模块(5)连接通信接口(10)并通过系统总线(11)连接监测电路(3)、汇流母线保护电路(4)、直流输出电力线及电控开关电路K1(12a)、直流输出电力线及电控开关电路Km(12m)，构成通信及监测控制链路；
本发明提出的一种基于后置调配的实时调控汇流装置的构造与方法，其实时调控的方法特征是：控制模块(5)中预存了控制处理程序，并通过比较处理由监测电路(3)采集的电力信号并对汇流电力母线(6)上的直流供电功率进行计算比对，当汇流电力母线(6)的电力功率≥直流输出L1端(8a)及直流输出Lm端(8m)上逆变器高效运行功率接入设定值W1和Wm之和时，新能源直流电力光伏阵列P1接入端(1a)、新能源直流电力光伏阵列P2接入端(1b)、新能源直流电力光伏阵列Pn接入端(1n)输入的电力在汇流电力母线(6)汇流经汇流母线保护电路(4)和汇流母线防雷电路(7)并通过直流输出电力线及电控开关电路K1(12a)、直流输出电力线及电控开关电路Km(12m)按设定值调配电力功率并分配供电给直流输出L1端(8a)及直流输出Lm端(8m)；当控制模块(5)通过比较处理由监测电路(3)采集的电力信号并对汇流电力母线(6)上的直流供电功率进行计算比对，在汇流电力母线(6)的电力功率＜设定的直流输出L1端(8a)和直流输出Lm端(8m)允许输入的最小值Wmin之和时，通过控制模块(5)计算比对并进行调控，将汇流电力母线(6)上的电力通过直流输出电力线及电控开关电路K1(12a)及直流输出电力线及电控开关电路Km(12m)重新组合，使每个直流输出Lm端的电力功率≥Wmin且＜设定的直流输出Lm端允许输出的最大功率Wmax；当直流输出Lm端输出的电力功率＞Wmax时，将汇流电力母线(6)上的电力通过直流输出电力线及电控开关电路K1(12a)及直流输出电力线及电控开关电路Km(12m)重新调控提供给2个或更多个直流输出端，使每个直流输出端满足输出的电力功率≥Wmin且＜Wmax的设定条件。
通过上述具体实施方式可知，本发明提出的一种基于后置调配的实时调控汇流装置的构造与方法及技术方案，可以克服上述现有技术与系统的缺陷，使汇流装置可以根据发电多少进行调配，组合成满足设定要求的电量并接入到相应输出端，使得多路直流供电输入通过监测与调控，相对输出供电给逆变器的电力功率实时受控，使逆变电路工作在高效运行的电力功率区间，可以随着发电供电功率的变化进行实时调控，使每一路直流输出端的电力功率满足相应逆变子系电力功率的供电要求，使逆变器达到高效运行的电力功率范围内，对于离网发电供电系统尤其重要，效果更加显著。

Claims (1)

1.一种基于后置调配的实时调控汇流装置的构造与方法，包括：新能源直流电力光伏阵列P1接入端(1a)、新能源直流电力光伏阵列P2接入端(1b)、新能源直流电力光伏阵列Pn接入端(1n)、直流输入电力线P1(2a)、直流输入电力线P2(2b)、直流输入电力线Pn(2n)、监测电路(3)、汇流母线保护电路(4)、控制模块(5)、汇流电力母线(6)、汇流母线防雷电路(7)、直流输出L1端(8a)、直流输出Lm端(8m)、防雷接地端(9)、通信接口(10)、系统总线(11)、直流输出电力线及电控开关电路K1(12a)、直流输出电力线及电控开关电路Km(12m)，其特征是：
新能源电力光伏阵列P1接入端(1a)、新能源电力光伏阵列P2接入端(1b)、新能源电力光伏阵列Pn接入端(1n)分别通过直流输入电力线P1(2a)、直流输入电力线P2(2b)、直流输入电力线Pn(2n)连接在汇流电力母线(6)上，构成直流汇流电力路径；
汇流电力母线(6)通过汇流母线保护电路(4)和汇流母线防雷电路(7)分别通过直流输出电力线及电控开关电路K1(12a)、直流输出电力线及电控开关电路Km(12m)连接直流输出L1端(8a)和直流输出Lm端(8m)，构成可调控的汇流电力输出路径；
汇流母线防雷电路(7)分别连接汇流电力母线(6)和防雷接地端(9)，构成装置的防雷电力路径；
控制模块(5)连接通信接口(10)并通过系统总线(11)连接监测电路(3)、汇流母线保护电路(4)、直流输出电力线及电控开关电路K1(12a)、直流输出电力线及电控开关电路Km(12m)，构成通信及监测控制链路；
其实时调控的方法特征是：控制模块(5)中预存了控制处理程序，并通过比较处理由监测电路(3)采集的电力信号并对汇流电力母线(6)上的直流供电功率进行计算比对，当汇流电力母线(6)的电力功率≥直流输出L1端(8a)及直流输出Lm端(8m)上逆变器高效运行功率接入设定值W1和Wm之和时，新能源直流电力光伏阵列P1接入端(1a)、新能源直流电力光伏阵列P2接入端(1b)、新能源直流电力光伏阵列Pn接入端(1n)输入的电力在汇流电力母线(6)汇流经汇流母线保护电路(4)和汇流母线防雷电路(7)并通过直流输出电力线及电控开关电路K1(12a)、直流输出电力线及电控开关电路Km(12m)按设定值调配电力功率并分配供电给直流输出L1端(8a)及直流输出Lm端(8m)；当控制模块(5)通过比较处理由监测电路(3)采集的电力信号并对汇流电力母线(6)上的直流供电功率进行计算比对，在汇流电力母线(6)的电力功率＜设定的直流输出L1端(8a)和直流输出Lm端(8m)允许输入的最小值Wmin之和时，通过控制模块(5)计算比对并进行调控，将汇流电力母线(6)上的电力通过直流输出电力线及电控开关电路K1(12a)及直流输出电力线及电控开关电路Km(12m)重新组合，使每个直流输出Lm端的电力功率≥Wmin且＜设定的直流输出Lm端允许输出的最大功率Wmax；当直流输出Lm端输出的电力功率＞Wmax时，将汇流电力母线(6)上的电力通过直流输出电力线及电控开关电路K1(12a)及直流输出电力线及电控开关电路Km(12m)重新调控提供给2个或更多个直流输出端，使每个直流输出端满足输出的电力功率≥Wmin且＜Wmax的设定条件。
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