CN105322882A - 一种分布式光伏电站汇流计量箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式光伏电站汇流计量箱，包括：正极进线端子排、负极进线端子排、汇流单元、出线端子排，正极进线端子排通过电缆连接各光伏发电太阳能电池组的正极，负极进线端子排通过电缆连接各光伏发电太阳能电池组的负极；正极进线端子排的各正极进线分别通过汇流单元与出线端子排相连；负极进线端子排的各负极进线直接与出线端子排相连。本发明的分布式光伏电站汇流计量箱，减少了对电池组、逆变器、变压器、交流电表的设置，通过直流电能计量单元计算的电能和交流电表的电能作为结算依据，分布式光伏发电用户仅仅需要安装太阳能电池板，投资少、见效快、收益高、易于管理。

Description

一种分布式光伏电站汇流计量箱

技术领域

本发明涉及通信、电力技术领域，具体地，涉及一种分布式光伏电站汇流计量箱。

背景技术

分布式光伏发电是指在用户所在场地或附近建设运行，以用户侧自发自用为主、多余电量上网，且在配电网系统平衡调节为特征的光伏发电设施。因其倡导就近发电、就近并网、就近转换以及就近使用，可以有效解决电力在升压及长途运输中的损耗问题。

2014年6月23日，国家能源局在京组织召开全国“十三五”能源规划工作会议，部署动员“十三五”能源规划编制工作。国家发展改革委副主任、国家能源局局长吴新雄出席会议并讲话，吴新雄要求，科学编制“十三五”能源规划，必须贯彻党中央、国务院的决策部署，坚持“节约、清洁、安全”的发展方针，落实“节能优先、立足国内、绿色低碳、创新驱动”四大战略，围绕加快建立安全、清洁、高效、可持续的现代能源体系的目标任务，立足当前，着眼长远，突出重点，认真研究准确把握“十三五”能源规划的重大问题，从根本上解决影响我国能源科学发展的长期性、深层次问题。

目前安全、清洁、高效、可持续的现代能源主要有光能和风能，早在2013年7月15日发布的《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》就已经提出：2014年我国要建设14GW的光伏电站，其中大型地面电站为6GW，剩余的8GW则要通过分布式发电实现。

为配合国家能源局制定的相关能源战略顺利完成，就光伏发电项目，多个部门相继出台了相关的标准政策。国家电网公司运检部组织制定了《分布式光伏专用低压反孤岛装置技术规范》、《分布式光伏并网专用低压断路器技术规范》和《分布式光伏并网专用低压断路器检测规程》3项技术标准，对分布式光伏专用低压反孤岛装置和低压断路器的使用条件、技术参数、检测规程等提出了详细的技术要求。在此基础上，国网电科院、中国电科院、国网浙江电力等单位成功研制了国内首套分布式光伏专用低压反孤岛装置和低压断路器并在浙江杭州、嘉兴挂网试运行。

国家税务总局发布公告，明确自2014年7月1日起，国家电网公司购买分布式光伏发电项目电力产品，由其自己而不是光伏发电用户开具普通发票，发电户月电力产品销售额超过2万的，由国家电网公司所属企业按照应纳税额的50％代征增值税，自国家发改委去年明确全国范围内分布式光伏补贴标准为0.42元/度后，至今全国已有多个省份相继推出地方版的分布式光伏补贴政策。

现有的对分布式光伏发电进行计量的解决方案如图1所示，在该解决方案中，光伏发电用户利用自己的空闲用地，建设分布式太阳能光伏发电设备，利用太阳能电池组发电，通过蓄电池组存储电能，然后利用逆变器逆变，最后通过变压器接入公共电网。

但是上述方案虽然可以发电，且可以得到相关部门的鼓励和补贴，但依然存在以下问题：

1、建设消耗大，在对产权较为分散，单个场地较小，但综合可用面积较大的分布式光伏发电进行逆变计量时，由于要设置大量的逆变器、变压器、交流电表等电力设备，造成了电力设备资源的极大浪费。

2、对电网的冲击大，分布式光伏发电稳定性较差，缺乏统一的调度和管理，大面积建设时可能会对公共电网造成不可预料的冲击。

因此，虽然目前政府对分布式光伏补贴和鼓励政策不断出台，但由于分布式光伏电站存在上述缺点，加上回收成本周期长，公众的建设热情一直不高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的在光伏发电时，对各小规模分布式光伏发电用户发电量进行统一调度和有效计量难度大、建设成本高的问题，本发明提出了一种分布式光伏电站汇流计量箱。

本发明的分布式光伏电站汇流计量箱，包括：正极进线端子排、负极进线端子排、汇流单元、出线端子排，

正极进线端子排通过电缆连接各光伏发电太阳能电池组的正极，负极进线端子排通过电缆连接各光伏发电太阳能电池组的负极；

正极进线端子排的各正极进线分别通过汇流单元与出线端子排相连；负极进线端子排的各负极进线直接与出线端子排相连。

本发明的分布式光伏电站汇流计量箱，减少了对电池组、逆变器、变压器、交流电表的设置，通过直流电能计量单元计算的电能和交流电表的电能作为结算依据，分布式光伏发电用户仅仅需要安装太阳能电池板，投资少、见效快、收益高、易于管理。且一般光伏电池的寿命大约是25年，除了日常清理，不需要其他维护，也不需要专业知识，可以大大提高公众参与电力建设的积极性。而且由于统一逆变，统一上传到公共电网，规模大，管理方便，可以实现统一调度，统一管理，降低了对公共电网的干扰。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术中的分布式光伏发电的结构原理图；

图2为本发明实施例的分布式光伏电站的结构原理图；

图3为本发明实施例的分布式光伏电站汇流计量箱的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

为了解决现有技术中存在的在光伏发电时，对各小规模分布式光伏发电用户发电量进行统一调度和有效计量难度大、建设成本高的问题，本发明提出了一种分布式光伏电站汇流计量箱。

如图2所示，为采用本发明的分布式光伏电站汇流计量箱后，分布式光伏电站的结构原理图。各分布式光伏发电用户利用空余用地建设太阳能电池单元，然后经过汇流和逆变，统一上传到公共电网，统一管理，集中使用。总体思路为：单点计量、多点汇流、积少成多、集中逆变、集中管理、集中使用，剩余电量统一上传到公共电网。

分布式光伏电站配置本发明的分布式光伏电站汇流计量箱后，具体工作过程为：各分布式光伏发电用户将自己架设的太阳能电池组，通过分布式光伏电站汇流计量箱接入到公共的电池组，然后利用逆变器单元和变压器统一逆变上传到公共电网。

在上述过程中，分布式光伏电站汇流计量箱主要实现以下功能：

1、汇流功能：将各分布式光伏发电用户产生的电量汇聚到一起，统一送入电池组和逆变单元。

2、计量功能：将各分布式光伏发电用户产生的电量分别计量、存储、显示。

图2所示的数据集中单元能够实现多种通信功能，与分布式光伏电站汇流计量箱进行通信，读取电能、日统计和月统计信息；能够向USB设备写入和读取信息；能够打印统计数据；能够通过无线收发信息；能够和交流电表进行通信，读取分布式光伏电站的发电量；能够利用读取到的直流电能和交流电能，计算各分布式光伏发电用户的发电量和电费。

在分布式光伏电站中，配置本发明的分布式光伏电站汇流计量箱后，具有以下效果：

1、建设消耗低，由于各分布式光伏发电用户仅仅架设太阳能电池组件，建设费用和维护费用大大降低。

2、对公共电网的冲击小，由于形成了规模，且稳定性大大增强，可以组织专人对电站进行统一管理，由电网公司统一调度，和现有技术中的解决方案相比，对电网的冲击小，管理方便。

3、结算简单，由于分户计量和统一计量同时进行，发电补贴统一发放，减少了补贴部门的工作量。

4、对参与建设的单位或者个人资质要求不高，由于分布式光伏电站建设和维护需要具备一定的电力系统和电工知识，对电子设备性能和维护方法要有一定的认知和了解，在上述方案中，参与光伏发电的个人、家庭或者企业只需要建设太阳能组件和清扫太阳能组件，分布式光伏电站的运行可以指定专业技术人员管理，降低了对参与人员技能水平和资质的要求。

如图3所示，为本发明的分布式光伏电站汇流计量箱的结构原理图，以下对其作详细说明：

分别将各分布式光伏发电用户的太阳能电池组件串联起来，输出一个由建设单位指定的高压直流电压，然后利用电缆将各分布式光伏发电用户的电池组的正电极端和正极进线端子排10连接，将各电池组的负电极端和负极进线端子排20连接。端子排是承载多个或多组相互绝缘的端子组件并用于固定支持件的绝缘部件，端子排的作用就是将箱内设备和箱外设备的线路相连接，起到信号(电流电压)传输的作用。有了端子排，使得接线美观，维护方便，在远距离线之间的联接时主要是牢靠，施工和维护方便。

正极进线端子排10的各正极进线通过汇流单元30汇聚到一起，并连接到出线端子排40，汇流单元30对各正极进线的输入电能进行汇流，汇流单元30通过出线端子排40连接外部设备，如逆变单元、储能单元等以输出电能。负极进线端子排20的各负极进线直接与出线端子排40连接。通过汇流单元30的汇流功能，能够将各分布式光伏发电用户发出的电能汇聚到一起，统一通过出线端子排40输出到外部储能单元和逆变单元等。

为了实现对各分布式光伏发电用户的发电量进行分别计量、存储和显示，本发明分布式光伏电站汇流计量箱还设置了电流传感器50和直流电能计量单元60。正极进线通过电流传感器50与直流电能计量单元60相连，电流传感器50将各正极进线的输入电流传送到直流电能计量单元60，直流电能计量单元60对各正极进线的输入电流进行采样和计算。

直流电能计量单元60还通过与出线端子排40相连，采样和计算通过出线端子排40输出电能的电压，根据采集到的直流电流和电压，计算直流功率，并累计计算各正极进线产生的电能在总电能中所占的比例，以根据计算得出的比例得出各分布式光伏发电用户实际产生的电能。本发明中，直流电能计量单元60还可以通过串行总线连接外部数据集中单元，将上述电流、电压、功率等数据传送到外部数据集中单元。

在本发明实施例中，直流电能计量单元60能够实现，但不限于以下功能：(1)计算单路电压、电流、电压纹波、电流纹波；(2)统计单路电能、电压最大值、电流最大值，统计电压电流纹波最大值；(3)具备串行通信单元，能够与外界进行通信；(4)故障检测功能：可以根据参数设定，输出报警信号。

优选的，本发明还可以包含防雷装置，防雷装置可以连接在正极进线与负极进线之间，即如图3中所示的防雷装置701，此时防雷装置701需要设置多个，以分别对各分布式光伏发电用户的输入电流进行防雷保护。在汇流单元30与各正极进线之间还可以设置保险丝80，以保护电路安全运行。防雷装置还可以连接在汇流单元30的出线与负极进线之间，即如图3中所示的防雷装置702，此时由于汇流单元30的出线只有一条，因此防雷装置702只需设置一个即可。本领域技术人员应当了解，上述防雷装置仅为了实现防雷保护功能，且防雷装置701、702只需设置在其中一处即可。

本发明的分布式光伏电站汇流计量箱，减少了对电池组、逆变器、变压器、交流电表的设置，通过直流电能计量单元计算的电能和交流电表的电能作为结算依据，分布式光伏发电用户仅仅需要安装太阳能电池板，投资少、见效快、收益高、易于管理。且一般光伏电池的寿命大约是25年，除了日常清理，不需要其他维护，也不需要专业知识，可以大大提高公众参与电力建设的积极性。而且由于统一逆变，统一上传到公共电网，规模大，管理方便，可以实现统一调度，统一管理，降低了对公共电网的干扰。

本发明能有多种不同形式的具体实施方式，上面以图2-图3为例结合附图对本发明的技术方案作举例说明，这并不意味着本发明所应用的具体实例只能局限在特定的流程或实施例结构中，本领域的普通技术人员应当了解，上文所提供的具体实施方案只是多种优选用法中的一些示例，任何体现本发明权利要求的实施方式均应在本发明技术方案所要求保护的范围之内。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种分布式光伏电站汇流计量箱，其特征在于，包括：正极进线端子排、负极进线端子排、汇流单元、出线端子排，

所述正极进线端子排通过电缆连接各光伏发电太阳能电池组的正极，所述负极进线端子排通过电缆连接所述各光伏发电太阳能电池组的负极；

所述正极进线端子排的各正极进线分别通过所述汇流单元与所述出线端子排相连；所述负极进线端子排的各负极进线直接与所述出线端子排相连。

2.根据权利要求1所述的分布式光伏电站汇流计量箱，其特征在于，还包括：

电流传感器、直流电能计量单元，所述正极进线通过所述电流传感器与所述直流电能计量单元相连；

所述各正极进线的输入电流分别通过所述电流传感器传输到所述直流电能计量单元，所述直流电能计量单元采集所述各正极进线的输入电流。

3.根据权利要求2所述的分布式光伏电站汇流计量箱，其特征在于，所述直流电能计量单元通过连接所述出线端子排，采集通过所述出线端子排输出的直流电压，并计算直流功率和电能。

4.根据权利要求1所述的分布式光伏电站汇流计量箱，其特征在于，还包括：防雷装置，所述防雷装置连接在所述正极进线与所述负极进线之间或连接在所述汇流单元的出线与所述负极进线之间。

5.根据权利要求1所述的分布式光伏电站汇流计量箱，其特征在于，还包括：保险丝，所述保险丝连接在所述汇流单元与所述正极进线之间。