CN205304269U - 一种光伏并网发电的直流升压系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光伏并网发电的直流升压系统，一种光伏并网发电的直流升压系统，包括直流汇流单元、直流升压柜、DC-DC装置、集中式逆变器，多个直流汇流单元中的低压直流电经一个直流升压柜升压形成多个中高压直流电，所述多个高中压直流连接一个DC-DC装置，经一个DC-DC装置集中稳压后，再由集中式逆变器逆变成交流电后接入电网。本实用新型构造简单、投资小、利用率高、线路损耗少、成本低。

Description

一种光伏并网发电的直流升压系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能光伏发电技术领域，具体说是一种光伏并网发电的直流升压系统。

背景技术

能源是经济、社会发展和改善人民生活的重要的物质，能源问题是一个国家发展的关键。随着光伏发电规模的日益增大，光伏产能不再局限于作为补充能源，而是朝着可替代能源的方向迈进。然而，由于经济发展和可再生资源布局的不均衡，我国的能源中心与负荷中心之间的距离跨度很大，作为能源中心的太阳能发电场主要集中在西北偏远地区，而作为负荷中心的经济发达地区则集中在东部沿海；同时，太阳能发电需要电网提供额外的调峰容量，但西北偏远地区的调峰能力不足，导致太阳能发电面临着规模化发展的外送消纳问题。在这场“能源革命”的影响下，现行光伏发电的概念、光伏电站的结构、并网发电装置以及相应的运行技术在应对超大规模可再生新能源的消纳方面越来越力不从心。

而目前，现有的太阳能光伏发电系统，是先将低压直流电通过逆变器逆变为低压交流电，然后再通过变压器升压。此太阳能光伏发电系统的光伏组件到变压器之间都采用低压传输路线，导致低压传输路线过长，线路损耗过大，而且每组光伏组件对应一个逆变器、一个变压器，多个光伏组件即需要多个逆变器和多个变压器，其构造复杂、投资大、利用率过低。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种构造简单、投资小、利用率高、线路损耗少、成本低的光伏并网发电的直流升压系统。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种光伏并网发电的直流升压系统，包括直流汇流单元、直流升压柜、DC-DC装置、集中式逆变器，多个直流汇流单元中的低压直流电经一个直流升压柜升压形成多个中高压直流电，所述多个中高压直流电连接一个DC-DC装置，经一个DC-DC装置集中稳压后，再由集中式逆变器逆变成交流电后接入电网。所述实用新型采用先将低压直流电升压成中高压直流电、然后再采用集中式逆变器将中高压直流电逆变成电网所需要的中高压交流电的方法，同时使直流升压柜与逆变器之间采用中高压直流电输送，解决了现有技术中直流升压柜与逆变器间采用低压交流电输送会导致的线路损耗的问题，降低了电缆成本；而且直流电缆相比交流电缆具有更好的载波稳定性，可降低二次系统的安装要求和投入；同时，所述实用新型的多个直流汇流单元集中连接一个直流升压柜，解决了现有技术中每个直流汇流单元连接一个直流升压柜导致的升压柜过多、成本过大的问题；再者，所述实用新型多个中高压直流电集中连接一个DC-DC装置，集中由一个DC-DC装置稳压，解决了现有技术中每个汇流箱连接一个DC-DC装置而导致的DC-DC装置过多、效率低下的问题，也解决了中西部电流电压远距离运输不稳定的问题，且从整体上来说，所述实用新型简化各部件，集中式管理，容易控制。

作为优选，所述直流汇流单元包括不少于两个的光伏组件相互串联而成的光伏组串和与光伏组串并联的直流汇流箱，所述直流汇流箱的输出端与直流升压柜的输入端相连。所述实用新型的光伏组件由多个串联而成，使光伏组件接收太阳能后可以形成更多的光伏能量，用来升压发电。

作为优选，所述多个依次排列的直流汇流箱输出端串联，第一个直流汇流箱的正极输出端与最后一个直流汇流箱的负极输出端经直流升压柜接入DC-DC装置，其余各个相邻直流汇流箱的输出端的正负极相互连接。如此设置，使多个中高压直流电形成一个回路输出，从而给连接一个DC-DC装置创造了连接条件。

作为优选，所述直流升压柜包括多个低压直流断路器和铜排，直流汇流箱内的低压直流电经直流升压柜升压、低压直流断路器限流后经铜排输送至DC-DC装置。所述低压直流断路器的设置能起到保护、限流、隔离的作用，当流入直流升压柜内的低压直流电发生电流过大时、线路短路等故障时，直流断路器可迅速分断其故障电流，保护了整个光伏并网发电的直流升压系统；铜排的设置相对于一般电缆线来说，导电性能高，能更快、更安全的在系统中起到输送电流和连接电气设备的作用；且所述低压直流断路器设置在直流升压柜内，可防止人员触碰和自然环境的损耗。

作为优选，所述直流升压系统还包括输入端与铜排相连、输出端与DC-DC装置相连的一个直流断路器。在所述系统设置了低压直流断路器的前提下，电流流经直流升压柜后系统还设置了一个直流断路器，起到双重保护作用，防止中高压直流线路发生短路等故障。

作为优选，所述DC-DC装置通过直流电缆与集中式逆变器的直流侧相连。直流电缆相比交流电缆具有更好的载波稳定性，可降低二次系统的安装要求和投入。

作为优选，所述直流汇流箱均安装在其对应的光伏组件附近，以使得每个直流汇流箱与其对应的光伏组件之间的低压直流电缆的长度最短。

附图说明

图1是本实用新型一种优选方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合图1详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

一种光伏并网发电的直流升压系统，包括直流汇流单元3、直流升压柜6、DC-DC装置8、集中式逆变器10，多个直流汇流单元3中的低压直流电经一个直流升压柜6升压形成多个中高压直流电，所述多个高中压直流连接一个DC-DC装置8，经一个DC-DC装置集中稳压后，再由集中式逆变器10逆变成交流电后接入电网；所述直流汇流单元3包括不少于两个的光伏组件1相互串联而成的光伏组串和与光伏组串并联的直流汇流箱2，所述直流汇流箱2的输出端与直流升压柜6的输入端相连。

所述多个依次排列的直流汇流箱2输出端串联，第一个直流汇流箱的正极输出端与最后一个直流汇流箱的负极输出端经直流升压柜接入DC-DC装置8，其余各个相邻直流汇流箱的输出端的正负极相互连接。

所述直流升压柜6包括多个低压直流断路器4和铜排5，直流汇流箱2内的低压直流电经直流升压柜6升压、低压直流断路器4限流后经铜排5输送至DC-DC装置8。所述直流升压系统还包括输入端与铜排相连、输出端与DC-DC装置相连的一个直流断路器7。所述DC-DC装置8通过直流电缆9与集中式逆变器10的直流侧相连。

在具体实施过程中，m、n不少于2，m个光伏组件串联成一个光伏组串，n个光伏组串并联接入n个直流汇流箱，直流汇流箱将低压直流电汇流后接入直流升压柜内相对应的低压直流断路器输入端，所述直流升压柜内包括多个依次排列的与所述n个直流汇流箱相对应的低压直流断路器，每个低压直流断路器的输出端分为正极输出端和负极输出端，第一个低压直流断路器的负极输出端与第二个低压直流断路器的正极输出端通过铜排相连，第二个低压直流断路器的负极输出端与第三个的正极输出端通过铜排连接，依此类推，直至最后一个低压直流断路器的负极输出端接入直流断路器的输入端，而第一个低压直流断路器的正极输出端也接入直流断路器的输入端，即以一回路接入一个直流断路器，其直流断路器的输出端与一个DC-DC装置的输入端相连，然后DC-DC装置的输出端与一个集中式逆变器的直流侧相连，其集中式逆变器的交流侧直接接入电网。

所述直流汇流箱均安装在其对应的光伏组件附近，以使得每个直流汇流箱与其对应的光伏组件之间的低压直流电缆的长度最短，从而有效降低直流损耗，提高效率。

为了进一步提高所述直流升压系统的稳定性，所述实用新型采用了低压直流断路器和直流断路器限流，能准确的保护系统装置免受过载、短路等故障危害。

本实用新型的工作原理是：太阳能光伏组件将太阳能转换为低压直流电能，由于所述低压直流电能不符合待接入公共电网的要求，因此设置了直流汇流箱将多个输入的低压直流电汇流后以一回路输出，汇流后的低压直流电经一个直流升压柜升压后，再由一个DC-DC装置稳压，稳压后的中高压直流电再经过集中式逆变器逆变为电网所需要的中高压交流电后接入公共电网。所述实用新型相比传统光伏并网电站，直流变压器直接升压再变流，减少每个发电单元的逆变器和升压变，减少了厂区内设备投入和土建施工；直流升压柜至逆变器采用高压直流电输送，可减少线损，降低电缆成本；直流电缆相比交流电缆具有更好的载波稳定性，可降低二次系统的安装要求和投入。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种光伏并网发电的直流升压系统，其特征在于：包括直流汇流单元（3）、直流升压柜（6）、DC-DC装置（8）、集中式逆变器（10），多个直流汇流单元（3）中的低压直流电经一个直流升压柜（6）升压形成多个中高压直流电，所述多个中高压直流电连接一个DC-DC装置（8），经一个DC-DC装置集中稳压后，再由集中式逆变器（10）逆变成交流电后接入电网。

2.根据权利要求1所述光伏并网发电的直流升压系统，其特征在于：所述直流汇流单元（3）包括不少于两个的光伏组件（1）相互串联而成的光伏组串和与光伏组串并联的直流汇流箱（2），所述直流汇流箱（2）的输出端与直流升压柜（6）的输入端相连。

3.根据权利要求2所述光伏并网发电的直流升压系统，其特征在于：所述多个依次排列的直流汇流箱（2）输出端串联，第一个直流汇流箱（2）的正极输出端与最后一个直流汇流箱的负极输出端经直流升压柜接入DC-DC装置（8），其余各个相邻直流汇流箱的输出端的正负极相互连接。

4.根据权利要求1或3所述光伏并网发电的直流升压系统，其特征在于：所述直流升压柜（6）包括多个低压直流断路器（4）和铜排（5），直流汇流箱（2）内的低压直流电经直流升压柜（6）升压、低压直流断路器（4）限流后经铜排（5）输送至DC-DC装置（8）。

5.根据权利要求4所述光伏并网发电的直流升压系统，其特征在于：所述直流升压系统还包括输入端与铜排（5）相连、输出端与DC-DC装置（8）相连的一个直流断路器（7）。

6.根据权利要求5所述光伏并网发电的直流升压系统，其特征在于：所述DC-DC装置（8）通过直流电缆（9）与集中式逆变器（10）的直流侧相连。

7.根据权利要求1所述光伏并网发电的直流升压系统，其特征在于：所述直流汇流箱（2）均安装在其对应的光伏组件（1）附近，以使得每个直流汇流箱与其对应的光伏组件之间的低压直流电缆的长度最短。