CN203760866U - 一种光伏发电系统集成柜 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种光伏发电系统集成柜,包括并排安装的第一分柜和第二分柜;所述第一分柜包括直流输入配电和交流并网隔离升压单元,所述第二分柜包括逆变变换单元;第一分柜与第二分柜之间用隔板分开,中间设置有过线孔;所述直流输入配电和交流并网隔离升压单元和逆变变换单元之间通过线缆或母排连接;共设置有三个散热风道系统。本实用新型汇集了直流配电功能、光伏逆变功能、并网隔离升压功能于一体,简化了光伏发电系统中用户施工建设环节;实现多个设备功能的集成一体化,柜体内空间布局合理,整体性设计散热,能够有效节约空间,具有集成化高、体积小、重量轻、功能全面,实用性强的特点。

Description

一种光伏发电系统集成柜
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电源柜技术领域,特别是一种光伏发电系统集成柜。
背景技术
[0002]目前,大型光伏发电系统一般包括太阳能光伏组件阵列、汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、箱式变压器以及其他相关通信监控设备等各类设备。太阳能电池板发出的电是直流电,需要逆变器转换成交流电,才能并网或直接使用。在逆变器的前端需要使用直流配电柜,将众多的电池板阵列发出的直流电汇集在一起,才能满足逆变器输入端的要求;经逆变器变换输出的交流电需通过工频隔离变压器进行并网隔离升压,才能够输入到电网,此时逆变器需额外配置箱式变压器。目前相对于客户的使用而言,需要分别采购直流配电柜、光伏逆变器以及户外箱式变压器,并将直流配电柜和光伏逆变器放置于大功率房或箱体中,以满足现场户外环境的要求。整个光伏发电系统中,直流配电柜、逆变器和变压器并未进行高度化的集成,各项功能分散在各个柜体中,各个柜体的对外连接线杂乱、内部空间利用率、占地面积大,安装和维护不方便,其具体表现如下:
[0003] 1.现有的光伏发电并网用的大功率逆变器运用于实际现场发电时,需要分别配置直流配电柜、光伏逆变器和户外箱式变压器,集成度不高;直流配电柜和光伏逆变器安装于额外建设的配电室或逆变房中,各项功能分散化于各个柜体内,造成配电室/逆变房和箱式变压器房体较大,用材较多,成本较高,施工建设周期长。
[0004] 2.现有光伏发电系统中,直流配电柜、逆变器、变压器的安装有的是将其简单的拼拼置于同一柜体中,有的是分布于各个柜体中,由客户进行安装使用,由于厂家不统一,需要对不同厂家的柜体设备安装组合,造成接口尺寸不匹配而衔接不好的问题经常发生,可能导致不同厂家设备之间出现不匹配的问题;并且在安装过程中,设备之间可能因为安装位置混乱而衔接不好,加大了设备安装的难度,当设备出现问题时,需要不同的厂家进行售后服务支持,也不便于整个光伏发电系统的维护。
[0005] 3.部分逆变器包含了直流配电功能或隔离升压并网功能,也仅仅是在结构上将各分立柜体进行了简单的拼接,并未进行集成化的优化设计,整个设备体积庞大,用材多,成本较高,放置在大功率房或箱体中,空间利用率低。
[0006] 4.各个分立柜体拼凑安装,整个发电系统散热风道较多,分立于各个柜体,未能实现有效整体性散热。
[0007] 工程上,将多个相同光伏组件通过线缆串联构成单路具有较高直流电压等级的光伏组串;由汇流箱将多路光伏组串的小电流进行汇流成一路大电流输出;由直流配电柜实现对多台汇流箱的输出进行汇流配电输出;直流配电柜的输出通过线缆引至并网逆变器,通过逆变器逆变并网输出;变压器及相关并网设备对逆变器的输出进行配电升压并网。目前最常见的做法:一是为直流配电柜、并网逆变器、变压器专门建造配电室或利用已有的建筑物,将上述各分立柜体安装布置于其中;另一种,设备供货厂商为上述设备制造专门的逆变房,将上述各分立柜体设备按功能结构拼凑安装于其中。[0008] 现有的光伏发电运用中,直流配电柜、并网逆变器、变压器各自为独立的柜体。对于光伏发电系统而言,直流配电、逆变器和变压器的集成化,更有利于客户的安装和使用。光伏电站建设中,目前有两种方案:一是直流配电柜、逆变器、变压器都分开进行设计和安装,将其分别置于不同的柜体中,由客户对其进行安装和线缆连接。由于各个设备厂家不统一,需要将不同厂家的柜体设备组装起来,可能导致不同厂家设备之间出现不匹配的问题;并且在安装过程中,设备之间可能因为安装位置混乱而衔接不好。另外一种,是将直流配电柜、逆变器、变压器简单的排列拼凑在一起,并未进行结构优化,造成体积庞大,放置在配电室或逆变房中,空间利用率低。各个分立柜体拼凑安装,整个发电系统散热风道较多,分立于各个柜体,未能实现有效整体性散热。
[0009] 授权公告号CN 201430350Y实用新型专利,涉及一种用于放置户外电站部件的户外房,涉及电源户外房布局结构,房体内被分隔为三个室,依次是低压逆变室、变压室和高压室;配电柜和逆变器放置在低压逆变室,变压器放置在变压室,环网柜放置在高压室。各室的排布顺序符合各电器部件的连接顺序排列,使得各电器部件之间的接线较为简单,清楚。也使得接线长度缩短,节约成本。各部分电器部分分别放置在独立的室内,使得维修拆装更加的方便。授权公告号CN 202797703 U实用新型专利,涉及一种光伏箱式变电站,包括箱体、低压控制模块、变压模块及高压控制模块。低压控制模块设于箱体内,低压控制模块内设有汇流箱、直流柜、逆变器及交流柜,汇流箱将光伏产生的直流电汇集,汇流箱与直流柜电连接,直流柜与逆变器电连接,交流柜与逆变器电连接。变压模块设于箱体内,变压模块与低压控制模块电连接。高压控制模块设于箱体内,高压控制模块的一端与变压模块电连接,另一端与电网电连接。授权公告号CN 202308783 U实用新型专利包括第一、二逆变器单元,第一、二逆变器单元的旁侧分别放置直流配电柜和综合柜,所述的直流配电柜由第一、二直流配电柜组成,所述的综合柜由交流输出柜和配电柜组成。授权公告号CN203119314 U实用新型专利涉及一种用于光伏并网发电系统的逆变柜,包括柜体、设置在柜体中的逆变并网单元和直流配电单元;逆变并网单元包括逆变模块、连接该直流配电单元的直流输入端和链接电网的交流输出端;直流配电单元包括多路直流输入分路和直流配电单元输出端,各直流输入分路包括设置在该直流输入分路上的分开关,个直流输入分路一端为连接一个汇流箱的接线端、另一端连接直流配电单元输出端;该直流配电单元输出端连接逆变器并网单元输入端。授权公告号CN 202385009 U实用新型专利涉及一种太阳能发电系统用的逆变器。特别涉及一种250kW的大功率逆变器。光伏逆变器,其包括箱体、变压器模块、逆变单元模块、低电压穿越模块、直流断路器面板模块、交流断路器面板模块、交流接触器及交流滤波器面板模块、滤波器面板模块和电抗器模块,所述的箱体分为相互连通的左箱体和右箱体,上述各个模块设置在左箱体和右箱体内,上述各个模块设置在左箱体和右箱体内。授权公告号CN 202798511 U实用新型专利涉及一种具有改良散热风道的光伏逆变器机柜,其主要结构特点是所述风机为轴流风机,在所述机柜本体内设置散热通道隔板把所述机柜本体内部分为第一散热通道和第二散热通道,用于放置变压器的空间至于所述第一散热通道内,用于放置开关管的空间至于所述第二散热通道内,所述散热通道隔板把所述出风口分部为与第一散热通道连通的第一出风口和与第二散热通道联通的第二出风口,所述进风口包括与第一散热通道连通的第一进风口和与第二散热通道联通的第二进风口。[0010] 以上现有技术,有的将直流配电柜和逆变器简单的拼接在一起,并未进行结构上的集成设计。有的是不包含有直流配电功能,而是对逆变器进行单独的风道设计。然后将直流配电柜和逆变器放置在大功率房或箱体中。有的逆变器风道设计不合理,结构复杂、成本较高。
实用新型内容
[0011] 本实用新型所要解决的技术问题是,提供了一种光伏发电系统集成柜,汇集直流配电功能、光伏逆变功能、并网隔离升压功能于一体,能实现多个设备功能的集成一体化。
[0012] 本实用新型的技术方案是:一种光伏发电系统集成柜,包括柜体、安装在柜体中的第一分柜和第二分柜;所述第一分柜包括直流输入配电和交流并网隔离升压单元,所述第二分柜包括逆变变换单兀;第一分柜与第二分柜之间用隔板分开,中间设置有过线孔;所述直流输入配电和交流并网隔离升压单元和逆变变换单元之间通过线缆或母排连接。
[0013] 所述直流输入配电和交流并网隔离升压单元包括位于第一分柜内上部的直流配电腔和位于第一分柜内下部的变压器腔,所述直流配电腔和变压器腔之间设置有小电气板,所述小电气板上安装有控制器件;直流配电腔内安装有直流配电开关和二极管模组,变压器腔内安装有用于交流并网输出隔离升压的变压器;所述第一分柜内还设置有第一散热风道系统。
[0014] 所述第一散热风道系统包括设置在第一分柜下部正面箱门上的第一正面进风口、设置在背面箱门上的第一背面进风口、位于第一分柜顶部的第一顶部出风口和安装在小电气板上的轴流风机;所述第一正面进风口、第一背面进风口均安装有过滤器,所述过滤器包括滤网和防尘装置。
[0015] 所述逆变变换单元包括四个子系统单元:位于第二分柜内上部靠前侧的逆变模块、位于第二分柜内后部的第二散热风道系统、位于第二分柜内中下部前侧竖直安装的电器板系统和位于第二分柜内底部靠后的电抗器。
[0016] 所述第二散热风道系统包括安装在第二分柜内上部靠后侧的风道腔、位于第二分柜背面中部的第二背面进风口、安装在第二分柜内中部靠后侧且正对第二背面进风口的第二散热风机和位于箱体顶部靠后侧的第二顶部出风口 ;所述逆变模块安装于风道腔壁上,逆变模块包括散热器散热翅片,所述散热器散热翅片伸入风道腔内;所述第二背面进风口安装有过滤器,所述过滤器包括滤网和防尘装置。
[0017] 所述第二分柜还包括第三散热风道系统,所述第三散热风道系统包括设置在第二分柜正面靠下侧的第二正面进风口、设置在背面靠下侧的第三背面进风口、设置在第二分柜顶部靠前侧的第三顶部出风口和安装在第三顶部出风口处的散热风机。所述第二正面进风口、第三背面进风口均安装有过滤器,所述过滤器包括滤网和防尘装置。
[0018] 所述光伏发电系统集成柜还包括安装在柜体上的监控装置、显示设备和报警装置,用于对光伏发电系统集成柜的状况(如温度、电流、电压及其变化等)进行实时监控、显示和报警,所述显示设备、报警装置、直流输入配电和交流并网隔离升压单元、逆变变换单元均与监控装置电连接。
[0019] 本实用新型汇集了直流配电功能、光伏逆变功能、并网隔离升压功能,将光伏光伏发电系统中的直流配电柜、光伏逆变器、变压器高度集成为一个柜体,简化了光伏发电系统中用户施工建设环节。与现有技术相比,本实用新型并不是传统直流配电柜、逆变器和变压器分立柜体的简单拼凑排列布置,而是实现多个设备功能的集成一体化,柜体内空间布局合理,整体性设计散热,能够有效节约空间,具有集成化高、体积小、重量轻、功能全面,实用性强的特点。
附图说明
[0020] 图1是本实用新型光伏发电系统集成柜的正视结构示意图;
[0021]图2是本实用新型光伏发电系统集成柜的背面(去掉左侧背板)结构示意图;
[0022]图3是第一散热风道系统示意图;
[0023]图4是第二散热风道系统示意图;
[0024] 图5是顶部出风口示意图;
[0025] 图6是正面进风口示意图;
[0026] 图7是背面进风口示意图。
[0027] 图中:1、第一分柜,2、第二分柜,3、直流配电腔,4、变压器腔,5、小电气板,6、逆变模块,7、风道腔,8、电器板系统,9、电抗器,10、第一散热风道系统,11、第二散热风道系统,
12、第三散热风道系统,13、第二散热风机,31、直流进线配电开关,32、二极管模组,1001、第一正面进风口,1002、第一背面进风口,1003、第一顶部出风口,1101、第二背面进风口,1102、第二顶部出风口,1201、第二正面进风口,1202、第三背面进风口,1203、第三顶部出风□。
具体实施方式
[0028] 如图1至图7所示,一种光伏发电系统集成柜,包括柜体、安装在柜体中的第一分柜I和第二分柜2,第一分柜与第二分柜之间用隔板分开,中间设置有过线孔。第一分柜I为逆变器的直流输入配电和交流并网隔离升压单元,第二分柜为逆变变换单元。第一分柜中包含两个腔室,从上到下依次是:直流配电腔3,变压器腔4 ;在直流配电腔3和变压器腔4之间设置有小电气板5,将第一分柜内分隔成上述两个腔室。小电气板5上安装有轴流风机和其他控制器件。第二分柜2内部由四个子系统单元构成,上部靠前侧安装逆变模块6、上部靠后侧安装风道腔7、中下部前侧竖直安装电器板系统8、底部靠后安装电抗器9。所述的逆变模块6安装于第二散热风道系统11的风道腔7壁上,其散热器散热翅片伸入风道腔7内。
[0029] 第一分柜中变压器腔4安装逆变器交流输出隔离升压变压器,通过线缆或母排与逆变变换单元第二分柜的交流输出连接;直流配电腔3设有若干直流进线配电开关31和二极管模组32,用于为逆变器提供直流配电,经过直流进线配电开关31和二极管模组32,各路输入光伏直流配电汇流通过母排或线缆连接至第二分柜2逆变变换单元的直流输入。
[0030] 根据整柜布局,本光伏发电系统集成柜内共设三个独立的散热风道系统。第一散热风道系统10位于第一分柜中:通过中间小电气板5分隔变压器腔4和直流配电腔3 ;第一分柜下部正面箱门设置有第一正面进风口 1001和背面箱门设置有第一背面进风口 1002,冷却空气从两个进风口出进入变压器腔4,对变压器进行冷却;中间小电气板5上安装有轴流风机,加速冷却气流的流动,加快热量的散去,并对上方的直流配电腔3内元器件进行冷却对流,最终通过位于第一分柜顶部的第一顶部出风口 1003排出。第二散热风道系统11位于第二分柜中,主要由风道腔7、位于第二分柜2内后部的第二散热风机13、以及箱体顶部靠后侧的第二顶部出风口 1102组成:第二散热风机正对背部箱门的第二背面进风口 1101。逆变模块6的散热器散热翅片伸入散热风道系统的风道腔内,外部冷却空气通过安装在背面的第二散热风机13从第二背面进风口 1101吸入,并向上流动,对散热翅片进行冷却对流,最终通过第二顶部出风口 1102排出,完成对逆变模块6的散热。第三散热风道系统12位于第二分柜中,用于第二分柜2中电抗器9等其它元器件的散热:主要由位于第二分柜2正面靠下侧的第二正面进风口 1201、位于背面靠下侧的第三背面进风口 1202和位于第二分柜2靠前侧的第三顶部出风口 1203构成;外部冷却空气进入第二分柜2中,向上流动,对第二分柜2内电抗器和其他元器件进行冷却对流,最终通过位于前侧第三顶部出风口 1203流出;其中,第二分柜2靠前侧的第三顶部出风口处安装有可拆卸的散热风机,增加冷却气流的流动性。
[0031 ] 上述实施例中的进风口均采用滤网、防尘装置等组成的过滤器进行通风。
[0032] 本实用新型是一种光伏发电系统集成柜,集成直流配电柜、逆变器、变压器各分立柜体功能于一体化,柜体内空间布局合理,能够有效节约空间。在风道设计上,充分考虑整个柜体的散热,有效避免器件过热的现象。
[0033] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光伏发电系统集成柜,其特征在于,包括柜体、安装在柜体中的第一分柜(I)和第二分柜(2);所述第一分柜(I)包括直流输入配电和交流并网隔离升压单元,所述第二分柜(2)包括逆变变换单兀;第一分柜与第二分柜之间用隔板分开,中间设置有过线孔;所述直流输入配电和交流并网隔离升压单元和逆变变换单元之间通过线缆或母排连接。
2.根据权利要求1所述的光伏发电系统集成柜,其特征在于,所述直流输入配电和交流并网隔离升压单元包括位于第一分柜内上部的直流配电腔(3)和位于第一分柜内下部的变压器腔(4),所述直流配电腔(3)和变压器腔之间设置有小电气板(5),所述小电气板(5)上安装有控制器件;直流配电腔内安装有直流配电开关(31)和二极管模组(32),变压器腔内安装有用于交流并网输出隔离升压的变压器;所述第一分柜(I)内还设置有第一散热风道系统(10)。
3.根据权利要求2所述的光伏发电系统集成柜,其特征在于,所述第一散热风道系统(10)包括设置在第一分柜下部正面箱门上的第一正面进风口(1001)、设置在背面箱门上的第一背面进风口(1002)、位于第一分柜顶部的第一顶部出风口(1003)和安装在小电气板(5)上的轴流风机;所述第一正面进风口、第一背面进风口均安装有过滤器,所述过滤器包括滤网和防尘装置。
4.根据权利要求1所述的光伏发电系统集成柜,其特征在于,所述逆变变换单元包括四个子系统单元:位于第二分柜内上部靠前侧的逆变模块(6)、位于第二分柜内后部的第二散热风道系统(11)、位于第二分柜内中下部前侧竖直安装的电器板系统(8)和位于第二分柜内底部靠后的电抗器(9)。
5.根据权利要求4所述的光伏发电系统集成柜,其特征在于,所述第二散热风道系统(11)包括安装在第二分柜内上部靠后侧的风道腔(7)、位于第二分柜背面中部的第二背面进风口(1101)、安装在第二分柜(2)内中部靠后侧且正对第二背面进风口的第二散热风机(13)和位于箱体顶部靠后侧的第二顶部出风口(1102);所述逆变模块(6)安装于风道腔(7)壁上,逆变模块包括散热器散热翅片,所述散热器散热翅片伸入风道腔(7)内;所述第二背面进风口安装有过滤器,所述过滤器包括滤网和防尘装置。
6.根据权利要求4所述的光伏发电系统集成柜,其特征在于,所述第二分柜(2)还包括第三散热风道系统(12),所述第三散热风道系统包括设置在第二分柜(2)正面靠下侧的第二正面进风口(1201)、设置在背面靠下侧的第三背面进风口(1202)、设置在第二分柜(2)顶部靠前侧的第三顶部出风口(1203)和安装在第三顶部出风口(1203)处的散热风机。
7.根据权利要求6所述的光伏发电系统集成柜,其特征在于,所述第二正面进风口、第三背面进风口均安装有过滤器,所述过滤器包括滤网和防尘装置。
8.根据权利要求1所述的光伏发电系统集成柜,其特征在于,还包括安装在柜体上的监控装置、显示设备和报警装置;所述显示设备、报警装置、直流输入配电和交流并网隔离升压单元、逆变变换单元均与监控装置电连接。
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