CN110535172B - 一种交直流风光混合发电系统及功率平滑控制方法 - Google Patents

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CN110535172B CN201810516115.4A CN201810516115A CN110535172B CN 110535172 B CN110535172 B CN 110535172B CN 201810516115 A CN201810516115 A CN 201810516115A CN 110535172 B CN110535172 B CN 110535172B
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Abstract

本发明提供一种交直流风光混合发电系统，通过合理的系统设置，将风电和光伏集成到一个系统中，不仅节省了现有技术中的一套电站基础建设成本，并且，还能够在有限的土地资源上实现风能资源和光照资源的综合利用，进而避免了现有技术中土地资源浪费的问题。本发明还提供了一种应用于上述交直流风光混合发电系统的功率平滑控制方法，在解决上述问题的基础之上，还能够利用风能发电部分中单台风机可调节功率范围较大的特点，有效地实施电站级别的系统功率平滑。

Description

一种交直流风光混合发电系统及功率平滑控制方法
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种交直流风光混合发电系统及功率平滑控制方法。
背景技术
随着新能源发电技术的发展，光伏发电和风力发电都得到广泛推广，但是现有的光伏发电系统和风能发电系统都是相互独立的，两者之间的联系仅限于均通过一定距离的交流高压输电线缆连接到大电网而已。
现有技术的这种方案，光伏发电系统在土地不平的山顶并不适宜安装光伏板，风能发电系统中一般两台风机之间的距离较远，均导致了土地资源的浪费；并且，光伏发电系统和风能发电系统在进行电站建设时，都需要各自建设通往电站的道路，以便于建设施工及后期运维，成本较高。
发明内容
本发明提供一种交直流风光混合发电系统，以解决现有技术中土地资源浪费及电站基础建设成本高的问题。
为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：
一种交直流风光混合发电系统，包括：多个光伏高压隔离型DC/DC变换器、多个风能高压隔离型DC/DC变换器、至少一个风能装置、M个上桥臂、M个下桥臂、M个电感装置及一个滤波器；其中：
各个所述上桥臂的一端各自通过一个所述电感装置与对应的所述下桥臂的一端相连；
各个所述电感装置的中点分别通过所述滤波器与交流电网相连；
各个所述上桥臂的另一端相连，连接点与直流电网的正极相连；
各个所述下桥臂的另一端相连，连接点与所述直流电网的负极相连；
所述上桥臂和所述下桥臂均包括N个通过交流侧串联的级联模块，N为正整数；所述级联模块的直流侧悬空；
多个光伏变换单元通过输出端串联构成光伏变换器串，至少一个所述光伏变换器串连接于所述直流电网的正极与负极之间；所述光伏变换单元包括：一个所述光伏高压隔离型DC/DC变换器，或者，至少两个输出端并联的所述光伏高压隔离型DC/DC变换器；
所述光伏高压隔离型DC/DC变换器的输入端用于连接光伏组件；
所述光伏高压隔离型DC/DC变换器中包括：高频变压器，所述高频变压器的原副边之间的隔离电压等级大于等于10kV；
多个所述风能变换单元通过输出端串联构成风能变换器串，至少一个所述风能变换器串连接于所述直流电网的正极与负极之间；所述风能变换单元包括：一个所述风能高压隔离型DC/DC变换器，或者，至少两个输出端并联的所述风能高压隔离型DC/DC变换器；
多个所述风能高压隔离型DC/DC变换器的输入端并联连接于一个所述风能装置。
优选的，所述变换器串中的各个所述光伏高压隔离型DC/DC变换器的输入端分别用于连接各自对应的光伏组件；或者，
所述变换器串中的各个所述光伏高压隔离型DC/DC变换器的输入端并联、以连接相同的光伏组件；又或者，
所述变换器串中，多个输出端串联的所述光伏高压隔离型DC/DC变换器的输入端并联、以连接相同的光伏组件。
优选的，还包括：多个优化器组；
所述光伏高压隔离型DC/DC变换器的输入端与至少一个所述优化器组的输出端相连；
所述优化器组包括至少一个优化器，多个所述优化器的输出端串联，串联的两端为所述优化器组的输出端，所述优化器的输入端与至少一个光伏组件相连。
优选的，所述优化器用于实现对于所连接的光伏组件的最大功率点跟踪MPPT控制。
优选的，还包括：至少一个汇流箱，所述汇流箱用于对所连接的优化器组的输出进行汇流，再将汇流后的直流电能输出至对应的所述光伏高压隔离型DC/DC变换器。
优选的，所述风能变换器串中的各个所述风能高压隔离型DC/DC变换器的输入端并联，并联后的两端与所述风能装置相连；或者，
所述风能变换器串中，多个输出端串联的所述风能变换单元中全部的所述风能高压隔离型DC/DC变换器的输入端并联，并联后的两端与对应的所述风能装置相连。
优选的，所述级联模块的主电路为半桥拓扑或者全桥拓扑；
所述光伏高压隔离型DC/DC变换器的主电路与所述风能高压隔离型DC/DC变换器的主电路分别为：LC串联谐振拓扑、LLC串联谐振拓扑、双有源DC/DC拓扑、全桥DC/DC拓扑、功率双向LC串联谐振拓扑及功率双向LLC串联谐振拓扑中的任意一种。
优选的，所述光伏高压隔离型DC/DC变换器与所述风能高压隔离型DC/DC变换器的主电路均为多绕组单输入多输出结构，且各个输出端口通过串联得到相应主电路的输出端。
优选的，所述风能装置包括：电机与变换器；所述电机与所述变换器的一端相连，所述变换器的另一端用于连接所述风能高压隔离型DC/DC变换器；
且所述风能装置输出的直流母线电压为固定值。
一种功率平滑控制方法，应用于上述任一所述的交直流风光混合发电系统，所述功率平滑控制方法包括：
获取光伏发电功率与风能发电功率；
判断所述光伏发电功率与所述风能发电功率是否满足预设降功率条件或者预设升功率条件；
若所述光伏发电功率与所述风能发电功率满足所述预设降功率条件，则下发降功率运行指令至对应的风能高压隔离型DC/DC变换器，使相应风能装置降低功率输出；
若所述光伏发电功率与所述风能发电功率满足所述预设升功率条件，则下发升功率运行指令至对应的风能高压隔离型DC/DC变换器，使相应风能装置提高功率输出。
优选的，获取光伏发电功率，包括：
检测光伏发电总母线输出电流，根据所述光伏发电总母线输出电流和总母线电压，计算得到所述光伏发电功率；或者，
检测光伏变换器串的输出电流，根据所述总母线电压和所述光伏变换器串的输出电流，计算得到所述光伏发电功率；又或者，
通过通讯的方式接收各个光伏高压隔离型DC/DC变换器的输出功率，根据各个所述光伏高压隔离型DC/DC变换器的输出功率及所述光伏高压隔离型DC/DC变换器的个数，计算得到所述光伏发电功率。
优选的，获取风能发电功率，包括：
检测风能变换器串的输出电流，根据总母线电压和所述风能变换器串的输出电流，计算得到所述风能发电功率；或者，
通过通讯的方式接收各个风能高压隔离型DC/DC变换器的输出功率，根据各个所述风能高压隔离型DC/DC变换器的输出功率及所述风能高压隔离型DC/DC变换器的个数，计算得到所述风能发电功率。
优选的，所述预设降功率条件为：所述光伏发电功率与所述风能发电功率的和大于第一预设总功率；或者，所述光伏发电功率与所述风能发电功率的和比上一次计量时升高，且升高的幅度大于第一预设差值；
所述预设升功率条件为：所述光伏发电功率与所述风能发电功率的和小于等于第二预设总功率，所述第二预设总功率小于等于所述第一预设总功率；或者，所述光伏发电功率与所述风能发电功率的和比上一次计量时降低，且降低的幅度大于第二预设差值。
本发明提供的交直流风光混合发电系统，通过合理的系统设置，将风电和光伏集成到一个系统中，不仅节省了现有技术中的一套电站基础建设成本，并且，还能够在有限的土地资源上实现风能资源和光照资源的综合利用，进而避免了现有技术中土地资源浪费的问题。并且，因其光伏高压隔离型DC/DC变换器中高频变压器的原副边之间的隔离电压等级大于等于10kV，使得该交直流风光混合发电系统能够将所连接的光伏组件中的电能并入中高压直流电网，进而以较小的损耗来输送电能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a和图1b是本发明实施例提供的交直流风光混合发电系统中主电路的两种结构示意图；
图2a至和图2b是本发明实施例提供的级联模块中主电路的两种电路示意图；
图3a至图3d是本发明实施例提供的光伏高压隔离型DC/DC变换器中主电路及风能高压隔离型DC/DC变换器中的主电路的四种电路示意图；
图4是本发明实施例提供的光伏高压隔离型DC/DC变换器及风能高压隔离型DC/DC变换器中的主电路的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的风能装置的一种结构示意图；
图6是本发明另一实施例提供的功率平滑控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明提供一种交直流风光混合发电系统，以解决现有技术中风能转换效率低的问题。
参见图1a和图1b，该交直流风光混合发电系统，包括：多个光伏高压隔离型DC/DC变换器101、多个风能高压隔离型DC/DC变换器102、至少一个风能装置、M个上桥臂201、M个下桥臂202、M个电感装置103及一个滤波器104，M的取值可以视其具体应用环境而定，比如2至6中任意一值(图1a和图1b均以M＝3为例进行展示)，此处不做限定，均在本申请的保护范围内；其中：
各个上桥臂201的一端各自通过一个电感装置103与对应的下桥臂202的一端相连；
各个电感装置103的中点分别通过滤波器104与交流电网相连；
各个上桥臂201的另一端相连，连接点与直流电网的正极相连；
各个下桥臂202的另一端相连，连接点与直流电网的负极相连；
上桥臂201和下桥臂202均包括N个通过交流侧串联的级联模块，N为正整数；级联模块的直流侧悬空；
同时，多个光伏变换单元通过输出端串联构成光伏变换器串，至少一个光伏变换器串连接于直流电网的正极与负极之间，构成光伏发电部分；该光伏变换单元包括：一个光伏高压隔离型DC/DC变换器101，或者，至少两个输出端并联的光伏高压隔离型DC/DC变换器101；
光伏高压隔离型DC/DC变换器101的输入端与至少一个光伏组件相连；
多个风能变换单元通过输出端串联构成风能变换器串，至少一个风能变换器串连接于直流电网的正极与负极之间，构成风能发电部分；风能变换单元包括：一个风能高压隔离型DC/DC变换器102，或者，至少两个输出端并联的风能高压隔离型DC/DC变换器102；
多个风能高压隔离型DC/DC变换器102的输入端并联连接于一个风能装置。
对于风能变换器串中的各个风能高压隔离型DC/DC变换器102的输入端，可以是全部风能高压隔离型DC/DC变换器102的输入端并联至同一个风能装置(参见图1a)；也可以是一部分输出端串联的风能变换单元中全部的风能高压隔离型DC/DC变换器102的输入端并联至同一个风能装置，另一部分输出端串联的风能变换单元中全部的风能高压隔离型DC/DC变换器102的输入端并联至另一个风能装置(参见图1b)，当然也可以是同一个风能变换串分为多个部分、分别与不同的风能装置相连，对于每个风能装置做连接的风能变换单元的个数此处不做具体限定，视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
在电网侧由模块化多电平的级联模块分别构成交流母线和高压直流母线，使得整个系统可同时连接交流电网和直流电网。通过上述架构，光伏发电和风能发电两部分可以直接并上直流电网，或者共用模块化多电平拓扑直接并上交流电网，整体效率得到提升。
本实施例提供的该交直流风光混合发电系统，通过合理的系统设置，将风电和光伏集成到一个系统中，不仅节省了现有技术中的一套电站基础建设成本，并且，还能够在有限的土地资源上实现风能资源和光照资源的综合利用，进而避免了现有技术中土地资源浪费的问题。
值得说明的是，相比于中高压交流电网，中高压直流电网能够以较小的损耗来输送电能，更适合于长距离输送电能。因此，在新能源发电领域，未来将会越来越多地采用中高压直流电网和/或中高压交直流混合电网进行电能传输。本实施例提供的该交交直流风光混合发电系统，其光伏高压隔离型DC/DC变换器101中包括：高频变压器，且该高频变压器的原副边之间的隔离电压等级大于等于10kV，使得该交直流风光混合发电系统能够将所连接的光伏组件中的电能并入中高压电网；其原副边之间的电压等级可以根据具体的应用环境进行设定，以适应不同的光伏系统应用；此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
另外，上述实施例中，对于光伏变换器串中的各个光伏高压隔离型DC/DC变换器101的输入端，可以分别用于连接各自对应的光伏组件(如图1a和图1b所示)；或者，也可以是变换器串中的各个光伏高压隔离型DC/DC变换器101的输入端并联、以连接相同的光伏组件(未进行图示)；又或者，还可以是在变换器串中，一部分输出端串联的光伏高压隔离型DC/DC变换器101的输入端并联、以连接相同的光伏组件，另一部分输出端串联的光伏高压隔离型DC/DC变换器101的输入端并联、以连接另外相同的光伏组件(未进行图示)；此处不做具体限定，视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
在此基础之上，优选的，该交直流风光混合发电系统还包括：多个优化器组；
光伏高压隔离型DC/DC变换器101的输入端与至少一个优化器组的输出端相连；
优化器组包括至少一个优化器，多个优化器的输出端串联，串联的两端为优化器组的输出端，优化器的输入端与至少一个光伏组件相连。
对于光伏变换器串中的各个光伏高压隔离型DC/DC变换器101的输入端，可以是分别与至少一个优化器组的输出端相连；也可以是光伏变换器串中的各个光伏高压隔离型DC/DC变换器101的输入端并联，并联后的两端与至少一个优化器组的输出端相连；又或者，还可以是光伏变换器串中的多个光伏高压隔离型DC/DC变换器101的输入端并联，并联后的两端与至少一个优化器组的输出端相连；此处不做具体限定，视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
可选的，优化器为非隔离式DC/DC变换器。
优选的，优化器用于实现对于所连接的直流电源的MPPT(Maximum Power PointTracking，最大功率点跟踪)控制。
优选的，该交直流风光混合发电系统还可以包括：至少一个汇流箱，汇流箱用于对所连接的优化器组的输出进行汇流，再将汇流后的直流电能输出至对应的光伏高压隔离型DC/DC变换器101。
在具体的实际设计过程中，由于将现有技术中属于DC/DC变换器的MPPT控制功能移交给了相应的优化器，使得光伏高压隔离型DC/DC变换器101无需再对所连接的光伏组件进行MPPT控制和实时调压，使其增益范围，即输出电压同输入电压之比的增益最大值除以输出电压同输入电压之比的增益最小值得到的商，可以设计的较小，进而使光伏高压隔离型DC/DC变换器101的效率相比现有技术得以进一步提升，从而提高系统效率，最高效率将大于98.5％；另外，还能够减小光伏高压隔离型DC/DC变换器101中高频变压器的压力。
具体的，由于优化器的使用，可以使该光伏高压隔离型DC/DC变换器101的增益范围大于等于1且小于1.5，比如将其设计在1.5倍以下，甚至可以将该光伏高压隔离型DC/DC变换器101设计成固定增益，作开环控制，因此简化了光伏高压隔离型DC/DC变换器101的控制功能，降低了光伏高压隔离型DC/DC变换器101的设计难度。同时，优化器的应用还解决了原有一个直流母线对应单一MPPT控制存在的组件串并联失配问题，实现了组件级MPPT控制，提升了系统发电量，也可做到对每一个光伏组件进行监控。而且整个系统方案相比常规系统提升功率密度。
本发明另一实施例还提供了一种具体的交直流风光混合发电系统，在上述实施例及图1a和图1b的基础之上：
可选的，级联模块的主电路为半桥拓扑(如图2a所示)或者全桥拓扑(如图2b所示)。
可选的，光伏高压隔离型DC/DC变换器101的主电路与风能高压隔离型DC/DC变换器102的主电路分别为：LC串联谐振拓扑(如图3a所示)、LLC串联谐振拓扑(如图3b所示)、双有源DC/DC拓扑(如图3c所示)、全桥DC/DC拓扑(如图3d所示)、功率双向LC串联谐振拓扑及功率双向LLC串联谐振拓扑中的任意一种；且图3a至图3d仅为一种两电平拓扑的示例，并不限定于此，实际应用中，LC串联谐振拓扑、LLC串联谐振拓扑及双有源DC/DC拓扑还可以为三电平拓扑，当然，也可视其具体应用环境选择其他形式的拓扑，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
优选的，光伏高压隔离型DC/DC变换器101与风能高压隔离型DC/DC变换器102的主电路均为多绕组单输入多输出结构，即一个DC/AC模块与原边绕组相连、多个AC/DC模块分别与各个副边绕组相连，且各个输出端口(即AC/DC模块的输出端)通过串联得到相应主电路的输出端，如图4所示。
实际应用中，该交直流风光混合发电系统还应当包括：系统通信模块、系统检测模块、系统辅助电源及至少一个系统控制器；
系统控制器用于实现对于各个级联模块的并网控制；
系统检测模块用于实现交直流风光混合发电系统的电压、电流、温度及电弧检测；
系统通信模块用于实现系统控制器与其他控制器及外界的通信；
系统辅助电源用于为系统通信模块、系统检测模块及系统控制器供电。
优选的，该级联模块包括：主电路、通信模块、检测模块、辅助电源及至少一个控制器；
该控制器用于控制其主电路中的开关管动作；
检测模块用于实现级联模块的电压、电流、温度及电弧检测；
通信模块用于实现控制器与系统控制器之间的通信；
辅助电源用于为通信模块、检测模块及控制器供电。
优选的，该光伏高压隔离型DC/DC变换器101包括：主电路、通信模块、检测模块、辅助电源及至少一个控制器；
控制器用于检测并输出光伏高压隔离型DC/DC变换器101的状态；
检测模块用于实现光伏高压隔离型DC/DC变换器101的电压、电流、温度及电弧检测；
通信模块用于实现控制器与系统控制器或者级联模块之间的通信；
辅助电源用于为通信模块、检测模块及控制器供电。
优选的，该风能高压隔离型DC/DC变换器102包括：主电路、通信模块、检测模块、辅助电源及至少一个控制器；
控制器用于检测并输出风能高压隔离型DC/DC变换器102的状态；
检测模块用于实现风能高压隔离型DC/DC变换器102的电压、电流、温度及电弧检测；
通信模块用于实现控制器与系统控制器或者级联模块之间的通信；
辅助电源用于为通信模块、检测模块及控制器供电。
在具体的实际应用中，该交直流风光混合发电系统的系统控制器、光伏高压隔离型DC/DC变换器101中的控制器、风能高压隔离型DC/DC变换器102中的控制器及级联模块的控制器均可以为多个，且均可以采用CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)、DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)、ARM处理器、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)以及ASIC(ApplicationSpecific Intergrated Circuits，专用集成电路)芯片中的任意一种来实现，视其具体的应用环境而定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
上述各个通信模块、检测模块及辅助电源的具体实现形式均可视环境而定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
可选的，风能装置包括：电机与变换器，如图5所示，电机与变换器的一端相连，变换器的另一端用于与风能高压隔离型DC/DC变换器102相连；
且所述风能装置输出的直流母线电压为固定值。
优选的，该电机为永磁电机，此处不做具体限定，视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
可选的，电感装置103包括串联的两个相同电感，串联的连接点为电感装置103的中点；
或者，电感装置103为一个带中间抽头的电感，中点抽头为电感装置103的中点。
另外，实际应用中，其滤波器104可以为：L滤波器、LC滤波器、LCL滤波器及高阶滤波器中的任意一种；当然，也可视其具体应用环境选择其他形式的拓扑，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
其余原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
本发明另一实施例还提供了一种功率平滑控制方法，应用于上述任一实施例所述的交直流风光混合发电系统，该交直流风光混合发电系统中包括上述实施例所述的各种检测模块(包括电流检测装置)及相应控制器，另外，该交直流风光混合发电系统还可以额外设置有能够连接外部终端、接受和发送数据与控制指令的功率平滑控制器，用于确保该功率平滑控制方法的实现，当然，也可以直接由系统控制器或者各个模块(光伏高压隔离型DC/DC变换器、风能高压隔离型DC/DC变换器或者级联模块)内部的控制器，来确保该功率平滑控制方法的实现，此处不做具体限定，视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
参见图6，该功率平滑控制方法包括：
S101、获取光伏发电功率与风能发电功率；
优选的，获取光伏发电功率的过程，具体为：
通过电流检测装置检测光伏发电总母线输出电流，再由功率平滑控制器(或者相应控制器)根据光伏发电总母线输出电流和总母线电压，计算得到光伏发电功率；或者，
通过串联在光伏变换器串中的电流检测装置，来检测光伏变换器串的输出电流，再由功率平滑控制器(或者相应控制器)根据总母线电压和光伏变换器串的输出电流，计算得到光伏发电功率；又或者，
功率平滑控制器(或者相应控制器)直接通过通讯的方式接收各个光伏高压隔离型DC/DC变换器的输出功率，根据各个光伏高压隔离型DC/DC变换器的输出功率及光伏高压隔离型DC/DC变换器的个数，计算得到光伏发电功率。
相似的，获取风能发电功率的过程，具体为：
通过串联在风能变换器串中的电流检测装置，来检测风能变换器串的输出电流，再由功率平滑控制器(或者相应控制器)根据总母线电压和风能变换器串的输出电流，计算得到风能发电功率；或者，
功率平滑控制器(或者相应控制器)直接通过通讯的方式接收各个风能高压隔离型DC/DC变换器的输出功率，根据各个风能高压隔离型DC/DC变换器的输出功率及风能高压隔离型DC/DC变换器的个数，计算得到风能发电功率。
S102、判断光伏发电功率与风能发电功率是否满足预设降功率条件或者预设升功率条件；
优选的，该预设降功率条件为：光伏发电功率与风能发电功率的和大于第一预设总功率；或者，光伏发电功率与风能发电功率的和比上一次计量时升高，且升高的幅度大于第一预设差值；
对应的，该预设升功率条件为：光伏发电功率与风能发电功率的和小于等于第二预设总功率，第二预设总功率小于等于第一预设总功率；或者，光伏发电功率与风能发电功率的和比上一次计量时降低，且降低的幅度大于第二预设差值。
对于该第一预设总功率、第二预设总功率、第一预设差值及第二预设差值的取值，此处不做具体限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
若光伏发电功率与风能发电功率满足预设降功率条件，则执行步骤S103；若光伏发电功率与风能发电功率满足预设升功率条件，则执行步骤S104；
S103、下发降功率运行指令至对应的风能高压隔离型DC/DC变换器，使相应风能装置降低功率输出；
S104、下发升功率运行指令至对应的风能高压隔离型DC/DC变换器，使相应风能装置提高功率输出。
对于风能装置而言，当接收到降功率运行指令时，执行指令、降低输出；当接收到升功率运行指令时，首先判断自身功率状态，如果自身功率状态可以升功率则执行升功率运行指令，如果自身功率状态无法实现升功率，则发送反馈信号给功率平滑控制器(或者相应控制器)。
本实施例提供的该功率平滑控制方法，提供上述过程，能够利用风能发电部分中单台风机可调节功率范围较大的特点，有效地实施电站级别的系统功率平滑，减小对电网功率冲击，提高对电网友好性和可接受性。
本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (11)

1.一种交直流风光混合发电系统，其特征在于，包括：多个光伏高压隔离型DC/DC变换器、多个风能高压隔离型DC/DC变换器、至少一个风能装置、M个上桥臂、M个下桥臂、M个电感装置、一个滤波器以及多个优化器组；其中：
各个所述上桥臂的一端各自通过一个所述电感装置与对应的所述下桥臂的一端相连；
各个所述电感装置的中点分别通过所述滤波器与交流电网相连；
各个所述上桥臂的另一端相连，连接点与直流电网的正极相连；
各个所述下桥臂的另一端相连，连接点与所述直流电网的负极相连；
所述上桥臂和所述下桥臂均包括N个通过交流侧串联的级联模块，N为正整数；所述级联模块的直流侧悬空；
多个光伏变换单元通过输出端串联构成光伏变换器串，至少一个所述光伏变换器串连接于所述直流电网的正极与负极之间；所述光伏变换单元包括：一个所述光伏高压隔离型DC/DC变换器，或者，至少两个输出端并联的所述光伏高压隔离型DC/DC变换器；
所述光伏高压隔离型DC/DC变换器的输入端与至少一个所述优化器组的输出端相连；其中，所述优化器为非隔离式DC/DC变换器；
所述优化器组包括至少一个优化器，多个所述优化器的输出端串联，串联的两端为所述优化器组的输出端，所述优化器的输入端与至少一个光伏组件相连；
所述优化器用于实现对于所连接的光伏组件的最大功率点跟踪MPPT控制；
所述光伏高压隔离型DC/DC变换器的输入端用于连接光伏组件；
所述光伏高压隔离型DC/DC变换器中包括：高频变压器，所述高频变压器的原副边之间的隔离电压等级大于等于10kV，使得所述交直流风光混合发电系统能够将所连接的光伏组件中的电能并入中高压电网；
多个风能变换单元通过输出端串联构成风能变换器串，至少一个所述风能变换器串连接于所述直流电网的正极与负极之间；所述风能变换单元包括：一个所述风能高压隔离型DC/DC变换器，或者，至少两个输出端并联的所述风能高压隔离型DC/DC变换器；
多个所述风能高压隔离型DC/DC变换器的输入端并联连接于一个所述风能装置。
2.根据权利要求1所述的交直流风光混合发电系统，其特征在于，所述光伏变换器串中的各个所述光伏高压隔离型DC/DC变换器的输入端分别用于连接各自对应的光伏组件；或者，
所述光伏变换器串中的各个所述光伏高压隔离型DC/DC变换器的输入端并联、以连接相同的光伏组件；又或者，
所述光伏变换器串中，多个输出端串联的所述光伏高压隔离型DC/DC变换器的输入端并联、以连接相同的光伏组件。
3.根据权利要求1所述的交直流风光混合发电系统，其特征在于，还包括：至少一个汇流箱，所述汇流箱用于对所连接的优化器组的输出进行汇流，再将汇流后的直流电能输出至对应的所述光伏高压隔离型DC/DC变换器。
4.根据权利要求1所述的交直流风光混合发电系统，其特征在于，所述风能变换器串中的各个所述风能高压隔离型DC/DC变换器的输入端并联，并联后的两端与所述风能装置相连；或者，
所述风能变换器串中，多个输出端串联的所述风能变换单元中全部的所述风能高压隔离型DC/DC变换器的输入端并联，并联后的两端与对应的所述风能装置相连。
5.根据权利要求1-4任一所述的交直流风光混合发电系统，其特征在于，所述级联模块的主电路为半桥拓扑或者全桥拓扑；
所述光伏高压隔离型DC/DC变换器的主电路与所述风能高压隔离型DC/DC变换器的主电路分别为：LC串联谐振拓扑、LLC串联谐振拓扑、双有源DC/DC拓扑、全桥DC/DC拓扑、功率双向LC串联谐振拓扑及功率双向LLC串联谐振拓扑中的任意一种。
6.根据权利要求1-4任一所述的交直流风光混合发电系统，其特征在于，所述光伏高压隔离型DC/DC变换器与所述风能高压隔离型DC/DC变换器的主电路均为多绕组单输入多输出结构，且各个输出端口通过串联得到相应主电路的输出端。
7.根据权利要求1-4任一所述的交直流风光混合发电系统，其特征在于，所述风能装置包括：电机与变换器；所述电机与变换器的一端相连，变换器的另一端用于连接所述风能高压隔离型DC/DC变换器；
且所述风能装置输出的直流母线电压为固定值。
8.一种功率平滑控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-7任一所述的交直流风光混合发电系统，所述功率平滑控制方法包括：
获取光伏发电功率与风能发电功率；
判断所述光伏发电功率与所述风能发电功率是否满足预设降功率条件或者预设升功率条件；
若所述光伏发电功率与所述风能发电功率满足所述预设降功率条件，则下发降功率运行指令至对应的风能高压隔离型DC/DC变换器，使相应风能装置降低功率输出；
若所述光伏发电功率与所述风能发电功率满足所述预设升功率条件，则下发升功率运行指令至对应的风能高压隔离型DC/DC变换器，使相应风能装置提高功率输出。
9.根据权利要求8所述的功率平滑控制方法，其特征在于，获取光伏发电功率，包括：
检测光伏发电总母线输出电流，根据所述光伏发电总母线输出电流和总母线电压，计算得到所述光伏发电功率；或者，
检测光伏变换器串的输出电流，根据所述总母线电压和所述光伏变换器串的输出电流，计算得到所述光伏发电功率；又或者，
通过通讯的方式接收各个光伏高压隔离型DC/DC变换器的输出功率，根据各个所述光伏高压隔离型DC/DC变换器的输出功率及所述光伏高压隔离型DC/DC变换器的个数，计算得到所述光伏发电功率。
10.根据权利要求8所述的功率平滑控制方法，其特征在于，获取风能发电功率，包括：
检测风能变换器串的输出电流，根据总母线电压和所述风能变换器串的输出电流，计算得到所述风能发电功率；或者，
通过通讯的方式接收各个风能高压隔离型DC/DC变换器的输出功率，根据各个所述风能高压隔离型DC/DC变换器的输出功率及所述风能高压隔离型DC/DC变换器的个数，计算得到所述风能发电功率。
11.根据权利要求8所述的功率平滑控制方法，其特征在于，所述预设降功率条件为：所述光伏发电功率与所述风能发电功率的和大于第一预设总功率；或者，所述光伏发电功率与所述风能发电功率的和比上一次计量时升高，且升高的幅度大于第一预设差值；
所述预设升功率条件为：所述光伏发电功率与所述风能发电功率的和小于等于第二预设总功率，所述第二预设总功率小于等于所述第一预设总功率；或者，所述光伏发电功率与所述风能发电功率的和比上一次计量时降低，且降低的幅度大于第二预设差值。
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