CN105375519A - 一种光伏并网发电系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏并网发电系统，包括依次相连的光伏组件、逆变组件和升压组件，升压组件与电网相连，还包括采集控制单元和开关组件，开关组件设置于升压组件与电网之间，采集控制单元的输入端与逆变组件相连，采集控制单元的输出端与开关组件相连。本发明还公开了一种光伏并网发电系统控制方法，在光伏并网发电系统正常启动或正常发电时，实时采集逆变组件直流母线侧的电压，并将电压信号与预设阈值相比较，当电压信号在预设阈值内，输出闭合指令至开关组件以将升压组件与电网相连通；当电压信号不在预设阈值内，输出断开指令至开关组件以将升压组件与电网断开。本发明的系统及方法均具有避免空载损耗、节约能源的优点。

Description

一种光伏并网发电系统及控制方法

技术领域

本发明主要涉及光伏发电技术领域，特指一种光伏并网发电系统及控制方法。

背景技术

为了实现能源和环境的可持续发展，世界各国均将太阳能光伏发电作为新能源与可再生能源的发展重点。目前，在大中型光伏并网发电系统中并网接入电压等级为0.4KV/10KV，其中光伏逆变器应用方面主要以集中式光伏逆变器为主。由于该逆变器输出电压为0.315KV，没有达到0.4KV/10KV并网电压等级要求，所以通常在集中式逆变器后面接入升压变压器，其系统图如图1所示，传统型集中式并网发电系统由于含有升压变压器，在空载时总会存在一定的损耗，不可避免地造成能源的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、避免空载损耗的光伏并网发电系统，并相应提供一种操作简便、避免空载损耗的光伏并网发电控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种光伏并网发电系统，包括依次相连的光伏组件、逆变组件和升压组件，所述升压组件与电网相连，还包括采集控制单元和开关组件，所述开关组件设置于所述升压组件与电网之间，所述采集控制单元的输入端与所述逆变组件相连用于采集所述逆变组件直流母线的电压信号，所述采集控制单元的输出端与所述开关组件相连用于根据直流母线的电压信号控制所述开关组件的通断。

作为上述技术方案的进一步改进：

还包括汇流组件，所述汇流组件设置于所述光伏组件与所述逆变组件之间。

还包括电源组件，所述电源组件与所述逆变组件控制单元以及采集控制单元相连用于提供各单元的电源。

所述开关组件为接触器。

所述逆变组件包括一台以上的逆变器，所述升压组件包括一台以上的升压变压器。

所述升压组件的输出侧设置检测组件，用于采集电网的线电压以及升压组件的输出功率。

本发明还公开了一种基于如上所述的光伏并网发电系统的控制方法，在光伏并网发电系统正常启动或正常发电时，所述采集控制单元实时采集逆变组件直流母线侧的电压，并将电压信号与预设阈值相比较，当电压信号在所述预设阈值内，所述采集控制单元输出闭合指令至开关组件以将升压组件与电网相连通；当电压信号不在所述预设阈值内，所述采集控制单元输出断开指令至开关组件以将升压组件与电网断开。

作为上述技术方案的进一步改进：

当所述光伏并网发电系统处于维护状态时，切断所述逆变组件的输入侧电源，所述采集控制单元发送断开指令至开关组件以使升压组件与电网断开。

所述预设阈值为400V～1000V。

所述逆变组件的启动电压大于400V，最大承受电压小于1000V。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的光伏并网发电系统，通过在升压组件的输出侧设置开关组件，并根据逆变组件的直流母线电压控制开关组件的通断，从而在空载时断开升压组件与电网的连接，从而避免空载损耗，节约能源，而且本发明的光伏并网发电系统结构简单、易于实现。本发明的光伏并网发电控制方法，在光伏并网发电系统正常启动或发电时，实时监测逆变组件直流母线侧电压，当电压在预设阈值内则闭合开关组件使升压组件与电网连接，如不在预设阈值内则断开开关组件以使升压组件与电网断开，从而避免空载馈电，节约能源。另外在维修时，也能够自动断开升压组件与电网的连接，进一步避免损耗。

附图说明

图1为现有光伏并网发电系统的结构示意图。

图2为本发明的光伏并网发电系统的结构示意图。

图3为本发明的光伏并网发电控制方法流程图。

图中标号表示：1、光伏组件；2、汇流组件；3、逆变组件；4、低压配电柜；5、升压组件；6、开关组件；7、高压配电柜；8、并网装置；9、电网；10、采集控制单元；11、逆变组件控制单元；12、电源组件；13、检测组件。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图2所示，本实施例的光伏并网发电系统，包括依次相连的光伏组件1、逆变组件3和升压组件5，升压组件5与电网9相连，光伏组件1输出直流电经逆变组件3逆变后，再经升压组件5升压后送至电网9，完成光伏发电，本发电系统还包括采集控制单元10和开关组件6，开关组件6设置于升压组件5与电网9之间，采集控制单元10的输入端与逆变组件3相连用于采集逆变组件3直流母线的电压信号，采集控制单元10的输出端与开关组件6相连用于根据直流母线的电压信号控制开关组件6的通断。本发明的光伏并网发电系统，通过在升压组件5的输出侧设置开关组件6，并根据逆变组件3的直流母线电压大小（直流母线大小能反映出逆变组件3的工作状态）控制开关组件6的通断，从而在空载时断开升压组件5与电网9的连接，从而避免空载损耗，节约能源，而且本发明的光伏并网发电系统结构简单、易于实现。

本实施例中，还包括汇流组件2和低压配电柜4，汇流组件2设置于光伏组件1与逆变组件3之间，用于将光伏组件1输出的直流电压进行一次汇流，低压配电柜4设置于逆变组件3和升压组件5之间，用于对逆变组件3和升压组件5之间的电路保护及控制，汇流组件2的输出再接入至具备直流配单功能的逆变组件3直流输入侧进行二次汇流，逆变组件3将光伏组件1产生的直流电转换成交流电（如AC315V），再通过升压组件5升压至标准电压（如400V），再经高压配电柜7以及并网装置8接入至电网9。

本实施例中，还包括电源组件12，电源组件12与逆变组件控制单元11以及采集控制单元10相连用于提供各单元的电源，其中电源组件12为直流电源。

本实施例中，开关组件6为大功率接触器，集成在升压组件5内部；逆变组件3包括一台以上的逆变器；升压组件5包括一台以上的升压变压器，升压变压器上设有检测组件13（功率仪表）对升压变压器的输出功率以及线电压进行实时检测及记录，进而判断发电系统的工作状态。采集控制单元10为基于数字信号处理DSP微处理器的硬件平台，采集控制单元10通过串行通信接口或以太网口与各个逆变器连接。

如图3所示，本发明还公开了一种基于如上所述的光伏并网发电系统的控制方法，在光伏并网发电系统正常启动或正常发电时，采集控制单元10实时采集逆变组件3直流母线侧的电压，并将电压信号与预设阈值相比较，当电压信号在预设阈值内，采集控制单元10输出闭合指令至开关组件6以将升压组件5与电网9相连通；当电压信号不在预设阈值内，采集控制单元10输出断开指令至开关组件6以将升压组件5与电网9断开，从而能够避免升压组件5在系统空载的损耗，节约能源。

本实施例中，预设阈值为400V～1000V，可根据实际情况进行调整，其中逆变器的启动电压略大于预设阈值的下限值（400V），其最大承受电压值略小于预设阈值的上限值（1000V），从而能够保证逆变器的正常工作以及安全性。

本实施例中，当光伏并网发电系统处于维护状态时，切断逆变组件3的输入侧电源，采集控制单元10发送断开指令至开关组件6以使升压组件5与电网9断开。

在实际应用中，白天随着光照强度慢慢增大，光伏组件1输出电压慢慢升高最终达到采集逆变器的启动电压，此时采集控制单元10向大功率接触器发送导通指令，大功率接触器导通，电网9与升压变压器连接。当进入傍晚的时候，光照强度接近为0、逆变器直流母线电压低于采集控制单元10的预设阈值，采集控制单元10向大功率接触器发送关断指令，大功率接触器断开，切断电网9向逆变器馈电。

当系统中途出现需要维护或者电网9需要断电时，人工切断逆变器直流侧负荷开关，使得逆变器直流母线电压为0V，此时采集控制单元10向大功率接触器发送断开指令，切断电网9向光伏系统馈电，从而使得升压变压器空载损耗为0。当光伏并网发电系统维护结束的时候，人工合闸逆变器的的直流侧负荷开关，采集控制单元10重新采集逆变器直流母线电压，再根据采集到的电压值进一步判断是否向大功率接触器发送导通指令。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光伏并网发电系统，包括依次相连的光伏组件（1）、逆变组件（3）和升压组件（5），所述升压组件（5）与电网（9）相连，其特征在于，还包括采集控制单元（10）和开关组件（6），所述开关组件（6）设置于所述升压组件（5）与电网（9）之间，所述采集控制单元（10）的输入端与所述逆变组件（3）相连用于采集所述逆变组件（3）直流母线的电压信号，所述采集控制单元（10）的输出端与所述开关组件（6）相连用于根据直流母线的电压信号控制所述开关组件（6）的通断。

2.根据权利要求1所述的光伏并网发电系统，其特征在于，还包括汇流组件（2），所述汇流组件（2）设置于所述光伏组件（1）与所述逆变组件（3）之间。

3.根据权利要求1所述的光伏并网发电系统，其特征在于，还包括电源组件（12），所述电源组件（12）与所述逆变组件控制单元(11）以及采集控制单元（10）相连用于提供各单元的电源。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的光伏并网发电系统，其特征在于，所述开关组件（6）为接触器。

5.根据权利要求4所述的光伏并网发电系统，其特征在于，所述逆变组件（3）包括一台以上的逆变器，所述升压组件（5）包括一台以上的升压变压器。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述的光伏并网发电系统，其特征在于，所述升压组件（5）的输出侧设置检测组件（13），用于采集电网（9）的线电压以及升压组件（5）的输出功率。

7.一种基于权利要求1至6中任意一项所述的光伏并网发电系统的控制方法，其特征在于，在光伏并网发电系统正常启动或正常发电时，所述采集控制单元（10）实时采集逆变组件（3）直流母线侧的电压，并将电压信号与预设阈值相比较，当电压信号在所述预设阈值内，所述采集控制单元（10）输出闭合指令至开关组件（6）以将升压组件（5）与电网（9）相连通；当电压信号不在所述预设阈值内，所述采集控制单元（10）输出断开指令至开关组件（6）以将升压组件（5）与电网（9）断开。

8.根据权利要求7所述的光伏并网发电控制方法，其特征在于，当所述光伏并网发电系统处于维护状态时，切断所述逆变组件（3）的输入侧电源，所述采集控制单元（10）发送断开指令至开关组件（6）以使升压组件（5）与电网（9）断开。

9.根据权利要求7或8所述的光伏并网发电控制方法，其特征在于，所述预设阈值为400V～1000V。

10.根据权利要求9所述的光伏并网发电控制方法，其特征在于，所述逆变组件（3）的启动电压大于400V，最大承受电压小于1000V。