CN112332453A - 一种光伏组串发电效能优化系统 - Google Patents

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张健
夏杰
费章胜
江继波
冯波
张翼
董昕昕
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Shanghai Minghua Power Technology Co ltd
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    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Abstract

本发明涉及一种光伏组串发电效能优化系统，该系统与交流电网连接，所述的系统包括至少一组光伏组串、与光伏组串数量相同的直流微电网、汇流箱和逆变器，每组所述的光伏组串与对应的直流微电网连接，所有所述的直流微电网与汇流箱连接，所述的汇流箱与逆变器连接，所述的逆变器与交流电网连接；利用光伏组串中串联接入的直流微电网，保持所在光伏组串输出电压恒定在设定水平。与现有技术相比，本发明具有大大提高了光伏电站空间综合利用率等优点。

Description

一种光伏组串发电效能优化系统
技术领域
本发明涉及光伏发电，尤其是涉及一种光伏组串发电效能优化系统。
背景技术
光伏发电系统，一般由光伏组件串联形成光伏组串来使用，直流电压高，容量大，转换效率高。光伏组件投运后，会因为老化、PID等多种原因导致工作电压降低，有些原因可以采取措施恢复，有些原因是不可逆的。总体而言，光伏组串的电压会随投运时间增长而呈现下降的趋势。光伏组串电压的下降，一方面，使得逆变器不能工作在额定电压水平，转化效率降低；另一方面，光伏的发电能力下降，逆变器、变压器等设备的利用率降低。
经过检索，中国专利公开号CN207637039U公开了一种太阳能阵列电压补偿装置，包括组串电压取样电路、PWM控制电压补偿电路、开关量输出控制电路、键盘电路、LCD显示屏电路和主控CPU电路，通过组串电压取样电路可实时检测光伏阵列各组串的工作状态，通过PWM控制电压补偿电路、开关量输出控制电路可对电压降低的光伏组串进行电压补偿，将各组串电压保持在正常状态，避免“木桶效应”的发生；该专利以光伏场站中电压最高的组串输出电压为参考，将其余组串输出电压补偿至与其相近的水平，提升光伏阵列整体输出功率。但是该专利不能将电压提升至高于组串最高输出电压的水平，且会消耗一部分阵列功率。
同时中国专利公开号CN105656082A公开了一种光伏电池板组串电压稳定控制结构，通过将组串中每个电池板输出端接入一个直流/直流变换器，当部分电池板受遮挡导致输出电压下降时，其电压下降值会实时上报给中央控制单元，中央控制单元会将该电压下降值平均分配给组串中没有被遮挡的其余电池板，其余电池板根据分配到的电压调整量进行电压抬升，从而维持整个组串的输出电压固定。
此外，现有技术还存在以下缺陷：
1)因光伏组串电压下降导致的逆变器转换效率降低问题；
2)因光伏组串电压下降后，光伏发电能力下降导致的逆变器、变压器等设备利用率降低的问题。
3)如何提高光伏电站空间综合利用率的问题。
发明内容
本发明的目的提供一种光伏组串发电效能优化系统，通过利用分散电源建立直流微电网，并输出稳定、可靠直流电压源并串入光伏组串中为手段，以提高光伏组串工作电压或增加组串发电能力为目的。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种光伏组串发电效能优化系统，该系统与交流电网连接，所述的系统包括至少一组光伏组串、与光伏组串数量相同的直流微电网、汇流箱和逆变器，每组所述的光伏组串与对应的直流微电网连接，所有所述的直流微电网与汇流箱连接，所述的汇流箱与逆变器连接，所述的逆变器与交流电网连接；利用光伏组串中串联接入的直流微电网，保持所在光伏组串输出电压恒定在设定水平。
优选地，所述的直流微电网采用悬浮隔离原理设计，保证直流输出与大地不构成电气连接。
优选地，所述的直流微电网的容量不小于所在组串最大负载电流的1.3倍。
优选地，所述的直流微电网能够接受宽范围的直流供电。
优选地，所述的宽范围的直流包括100～130V DC、190～250V DC或530～690V DC。
优选地，所述的直流微电网为电压可控输出的直流微电网。
优选地，通过设定可控直流微电网的输出电压，使其所在光伏组串的整体输出电压保持在最优工作电压。
优选地，若所述的光伏组串因老化原因导致输出电压下降时，提升串联接入的可控直流微电网的输出电压，使所在光伏组串的整体输出电压保持在最优工作电压。
优选地，所述的最优工作电压根据光伏场站逆变器转化效率最高的额定工作电压确定。
优选地，所述的直流微电网的输出电压设定以增加光伏组串发电能力为目的。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)解决了因光伏组串电压下降导致的逆变器转换效率降低问题；
2)解决了因光伏组串电压下降后，光伏发电能力下降导致的逆变器、变压器等设备利用率降低的问题；
3)大大提高了光伏电站空间综合利用率，以直流微电网为基础，综合多种能源利用方式总体保持电站发电能力不降低，同时又能起到降低光伏电站的新增投资规模，总体上降低光伏电站度电成本，提高效益。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种光伏组串发电效能优化系统，该系统与交流电网5连接，所述的系统包括N组光伏组串1、与光伏组串数量相同的直流微电网2、汇流箱3和逆变器4，每组所述的光伏组串1与对应的直流微电网2连接，所有所述的直流微电网2与汇流箱3连接，所述的汇流箱3与逆变器4连接，所述的逆变器4与交流电网5连接；利用光伏组串中串联接入的直流微电网，保持所在光伏组串输出电压恒定在设定水平。每组组光伏组串1有多个光伏面板11串联而成。
本发明在已有光伏发电系统的基础上，在现场利用分散式电源组建直流微电网，微电网输出可控、稳定电压并串入每一光伏组串，作为提升光伏组串整体电压的电压源。
本发明的具体工作原理如下：
1.1.利用分散式电源组建输出可控的直流微电网系统。
1.2.为光伏发电系统中的每一个组串都串联接入一个输出可控的直流微电网。
1.3.串联接入的可控直流微电网采用悬浮隔离原理设计，保证直流输出与大地不构成电气连接。
1.4.串联接入的可控直流微电网容量不小于所在组串最大负载电流的1.3倍。
1.5.串联接入的可控直流微电网能够接受宽范围的直流供电，例如100～130VDC、190～250V DC、530～690V DC等。
1.6.设定可控直流微电网的输出电压，使所在组串的整体输出电压保持在最优工作电压附近。
1.7.当组串中的光伏组件老化等原因导致输出电压下降时，提升串联接入的可控直流微电网的输出电压，使所在组串的整体输出电压保持在最优工作电压附近。
1.8.各组串的最优工作电压根据光伏场站逆变器转化效率最高的额定工作电压确定。
1.9.串联接入的可控直流微电网的输出电压设定以增加组串发电能力为目的。
1.10.光伏组串中的电压关系具体为：
V组串整体＝V组串+V直流微电网。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光伏组串发电效能优化系统，该系统与交流电网连接，其特征在于，所述的系统包括至少一组光伏组串、与光伏组串数量相同的直流微电网、汇流箱和逆变器，每组所述的光伏组串与对应的直流微电网连接，所有所述的直流微电网与汇流箱连接，所述的汇流箱与逆变器连接，所述的逆变器与交流电网连接；利用光伏组串中串联接入的直流微电网，保持所在光伏组串输出电压恒定在设定水平。
2.根据权利要求1所述的一种光伏组串发电效能优化系统，其特征在于，所述的直流微电网采用悬浮隔离原理设计，保证直流输出与大地不构成电气连接。
3.根据权利要求1所述的一种光伏组串发电效能优化系统，其特征在于，所述的直流微电网的容量不小于所在组串最大负载电流的1.3倍。
4.根据权利要求1所述的一种光伏组串发电效能优化系统，其特征在于，所述的直流微电网能够接受宽范围的直流供电。
5.根据权利要求4所述的一种光伏组串发电效能优化系统，其特征在于，所述的宽范围的直流包括100～130V DC、190～250V DC或530～690V DC。
6.根据权利要求1所述的一种光伏组串发电效能优化系统，其特征在于，所述的直流微电网为电压可控输出的直流微电网。
7.根据权利要求6所述的一种光伏组串发电效能优化系统，其特征在于，通过设定可控直流微电网的输出电压，使其所在光伏组串的整体输出电压保持在最优工作电压。
8.根据权利要求6所述的一种光伏组串发电效能优化系统，其特征在于，若所述的光伏组串因老化原因导致输出电压下降时，提升串联接入的可控直流微电网的输出电压，使所在光伏组串的整体输出电压保持在最优工作电压。
9.根据权利要求7或8所述的一种光伏组串发电效能优化系统，其特征在于，所述的最优工作电压根据光伏场站逆变器转化效率最高的额定工作电压确定。
10.根据权利要求1所述的一种光伏组串发电效能优化系统，其特征在于，所述的直流微电网的输出电压设定以增加光伏组串发电能力为目的。
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