CN205335975U - 光伏智能变电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏智能变电站，其包括直流配电柜、光伏逆变器、低压开关柜、升压变压器、高压开关设备、就地智能监控终端、站控层智能监控终端、低压静止无功发生装置、智能变电站箱体，所述直流配电柜、光伏逆变器、低压开关柜、光伏逆变器、低压静止无功发生装置、升压变压器以及高压开关设备顺序连接，所述就地智能监控终端，是属于控制部分，光伏发电智能监控基站的安装点可以在箱变内，也可以在用户的控制房内。本实用新型将传统光伏发电站分散安装的变电部分通过专业结构设计高度整合为箱式变电站，并增加低压侧无功发生装置、就地智能监控终端作为扩展功能，使光伏发电变电部分向智慧能源领域迈进，向能源互联网模式迈进。

Description

光伏智能变电站

技术领域

本实用新型涉及光伏发电站的新能源发电领域研究领域，特别涉及一种光伏智能变电站。

背景技术

能源需求压力巨大、能源供给制约较多、能源生产和消费对生态环境损坏严重、能源技术水平总体落后，是世界各国迫在眉睫的能源问题，也是我国现阶段面临的能源问题。开发清洁的新能源势必成为未来的趋势。中国作为世界上最大的能源生产国和消费国，保证太阳能、风力、水力等新能源的应用和发展对中国经济的可持续发展极为重要。

中国光伏行业规模正在不断创历史新高：根据国家能源局数据，截止2014年底，国内光伏发电累计装机容量2805万千瓦，同比增长60％，其中，光伏电站2338万千瓦，分布式467万千瓦，年发电量约250亿千瓦时，同比增长超过200％。2014年新增装机容量1060万千瓦，约占全球新增装机的五分之一，占我国光伏电池组件产量的三分之一，实现了《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》中提出的平均年增1000万千瓦的目标。为稳定扩大光伏发电应用市场，2015年全国计划新增光伏电站建设规模1780万千瓦(17.8GW)。

种种数据说明，在需求关系与政策鼓励的影响下，中国的光伏事业迎来了一个又一个的机遇。在这个光伏发电迎来机遇又面临挑战的大环境中，传统光伏发电并网系统变电部分技术落后以及由此带来的种种弊端也逐渐显示。

我国光伏并网发电系统主要由太阳能电池阵列、汇流箱、逆变器、升压变压器以及低压交、直流配电柜和高压开关组成。其中，直流配电柜、逆变器、升压变压器以及高压开关设备属于变电并网部分。在传统的变电并网的技术方案中，业主需要为上述设备自建设备房，并需要对其在多家供应商之间进行设备的选型、设计、采购、安装、调试和维护，不仅消耗大量的人力物力，还要承担设备兼容不良，不同供应商互相推卸责任，施工队施工质量良莠不齐等带来的潜在风险。目前市场上为光伏发电系统提供的箱变方案，设计思路仍然停留在变压器及开关设备的简单集成阶段，不能满足调度的信息化及设备的智能管理要求等能源互联网思想。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供提出一种应用在光伏发电领域的光伏智能变电站，将交直流配电柜、光伏逆变器、升压变压器和高压并网开关设备高度整合为箱式变电站。箱式变电站依据不同种类的光伏发电站的应用环境设计不同结构的箱体，并且具备低压侧调节高压侧并网点电能质量的静止无功发生装置以及就地智能监控终端，和光伏发电智能监控基站系统，一体化解决了光伏发电系统中能量输送、电能质量调整、智能监控与调度、电站运维等一系列技术问题，实现光伏发电与高压大电网的柔性连接。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种光伏智能变电站，包括用于采集各路汇流箱接入的直流配电柜、用于将光伏电池板转换过来的直流功率逆变为交流功率的光伏逆变器、用于分断逆变器和升压变压器的连接并对低压交流电流提供监控保护的低压开关柜、用于将逆变器输出的不符合与电网并网交流电压等级升压为与电网电压等级相同的升压变压器、用于分断升压变压器与电网的连接的高压开关设备、用于集中管理和协调光伏智能变电站内各设备元件的就地智能监控终端、用于集中管理和协调各光伏变电站就地智能监控终端的光伏发电智能监控基站、用于调节光伏智能变电站与电网连接的并网点的电压以及功率因数的低压静止无功发生装置；所述直流配电柜、光伏逆变器、低压开关柜、光伏逆变器、低压静止无功发生装置、升压变压器以及高压开关设备顺序连接。

作为优选的技术方案，该光伏智能变电站还包括箱式变电站箱体，所述直流配电柜、光伏逆变器、升压变压器、高压开关设备、就地智能监控终端、光伏发电智能监控基站以及低压静止无功发生装置均设置在箱式变电站箱体中。

作为优选的技术方案，所述就地智能监控终端将电量、非电量信息先汇集到统一数据库，完成数据处理、统计分析后，再上传到上级光伏发电智能监控基站的后台。

作为优选的技术方案，所述光伏发电智能监控基站处于就地智能监控终端上一级站控层。

作为优选的技术方案，所述光伏智能变电站可根据发电容量的需求安装一套或者两套发电单元，每套发电单元包括一台直流配电柜、一台光伏逆变器和一台低压开关柜。

作为优选的技术方案，一台光伏智能变电站配套一个就地智能监控终端。

作为优选的技术方案，所述高压开关设备包括一台并网高压开关。

作为优选的技术方案，所述箱式变电站箱体的外壳上设有风道以及温度控制装置。

作为优选的技术方案，所述光伏智能变电站并联在具有相同电压等级的母线上，与电网并网。

作为优选的技术方案，所述光伏智能变电站输入端还连接有光伏电池板和汇流箱，输出端与电网连接。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1)光伏智能变电站因集成了光伏逆变器、低压静止无功发生装置等大功率电力电子设备，与传统的箱变、结构设计存在很大差别。智光电气积累多年的成熟大功率电力电子设备结构设计经验，为光伏发电站设备具备25年的使用寿命提供了有力的技术保证。

2)光伏智能变电站一站式设计，大大节省了安装空间，对山地光伏，厂房屋顶分布式光伏、渔光互补光伏这类使用环境有场地限制的发电站尤其有利。

3)光伏智能一站式解决方案，配合智光电气自主研发的低压静止无功发生装置，从变电站内低压侧调节高压侧并网点的功率因数和电压波动，对于解决分布式光伏发电系统的夜间不发电导致并网点功率因数偏低的问题，效果尤其显著。

4)光伏智能变电站基于预装的逆变器控制器、低压无功发生控制器、温度控制器、变压器保护装置，在站内光伏就地监控系统的全面协调控制下，具有全面的保护功能。

5)管理单台光伏智能变电站的就地监控系统——管理光伏发电站的站控管理系统——管理各光伏发电站的区域调度云系统，组成具有能源互联网思维的终端监控，协助用户实现光伏发电站的集团管理。

附图说明

图1为光伏智能变电站的结构图；

图2为本实用新型较佳实施例的光伏智能变电站的主接线图；

图3为就地智能监控终端的拓扑图；

图4为光伏发电智能监控基站的拓扑图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，一种光伏智能变电站，其包括直流配电柜、光伏逆变器、低压开关柜、升压变压器、高压开关设备、就地智能监控终端、低压静止无功发生装置、箱式变电站箱体；主回路是：直流配电柜——(串联)光伏逆变器——(串联)低压开关柜——(串联)光伏逆变器——(并联)低压静止无功发生装置——(串联)升压变压器——(串联)高压开关设备；而就地智能监控终端，是属于控制部分，它是采集这个主回路相应反馈过来的二次电流、电压和开关量的。基站的安装点可以在箱变内，也可以在用户的控制房内。但它是管理各台箱变的监控终端的。

其中，一台直流配电柜、一台光伏逆变器、一台低压开关柜为一套发电单元，光伏智能变电站可根据发电容量的需求设计安装一套或者两套发电单元。

一台光伏智能变电站配套一个就地智能监控终端。

高压开关设备，可只包括一台并网高压开关柜。也可针对分布式光伏发电缺少额外建筑高压开关室的条件而把高压出线柜、高压并网柜、PT柜、计量柜等常规高压开关室的开关柜设备内置在光伏智能变电站中。

由于光伏智能变电站内部需安装光伏逆变器、低压无功发生装置这一类大功率电力电子设备，所以其外壳结构设计区别于传统的预装式变电站。应包括为大功率电力电子设备散热用的专业风道设计，温度控制设计。也应包括适应光伏发电站安装场所多样性的结构设计。并具有站用电，通过并网端高压取电，以自发电的方式为光伏智能变电站的控制、照明提供工作电源。

如图2所示，一台光伏智能变电站作为一台发电单元，一个光伏发电站可视乎发电容量需求来确定光伏智能变电站的数量。每台光伏智能变电站并联在具有相同电压等级的母线上，与电网并网。光伏智能变电站输入端与光伏电池板、汇流箱连接，输出端与电网连接。这与现有技术相同，不在赘述。

如图3所示，就地智能监控终端作为光伏智能变电站核心控制部分，通过站内内部通讯的方式，对光伏逆变器的控制系统、低压无功发生装置的控制系统、变压器保护装置的控制系统、环境监测装置和变电站温度控制系统、高低压开关状态监测进行全面协调控制，并可以通过就地操作或者远程操作的方式实现对变电站内各设备的控制。维护人员无需掌握变电站内每台控制设备的使用说明，只需对就地监控终端做简易观察或操作，即可完成对光伏智能变电站的日常维护。

如图4所示，光伏智能监控基站既可安装在光伏发电站的开关控制室，也可定义其中一台光伏智能变电站为主站，并将监控基站系统安装在其中。光伏智能监控基站的下层通过总线与每台光伏智能变电站的就地监控系统通讯，上层与用户高一级的区域调度监控系统通讯。可实现以下功能：

1)数据采集

采集包括各台光伏智能变电站的有功功率、无功功率、发电量、电压、直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、温度。以及光伏发电站光伏阵列每路电流、光伏阵列电流、告警数据等。

2)数据存储

将采集到的数据缓存至本地实时库和历史库，可查询，并作为光伏发电站运维的重要参考。也可响应省调重新召唤数据。

3)输出

可接受用户区域调度监控端的指令，支持遥控、遥调、模拟量输出，通过模拟量数据调节光伏发电站内每台光伏智能变电站的有功、无功输出。

本实施例的工作过程如下：

将每台光伏智能变电站运输到现场后，进行固定就位。光伏智能变电站的直流配电柜接入从汇流箱过来的直流电缆，高压开关柜接出高压电缆与电网相连即完成一次主回路的安装。将每台光伏智能变电站的就地监控系统接入通讯总线与光伏智能监控基站连接，即完成二次回路的安装。

投运过程如下：

1)先合闸光伏发电站的并网总开关(根据设计可为高压负荷开关或高压断路器)，该总开关可安装在光伏发电站的高压开关室内，也可安装在其中一台光伏智能变电站的高压开关室内。

2)再依次把每台光伏智能变电站内的高压开关合闸，即完成光伏智能变电站的交流侧连接。

3)再依次把每台光伏智能变电站直流配电柜的直流断路器合上，即完成完成光伏智能变电站的直流侧连接。

4)通过就地监控系统启动光伏逆变器、低压无功发生装置，即完成光伏智能变电站的投运。光伏智能变电站内的各部分装置的运作见上述描述，不再赘述。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏智能变电站，其特征在于，包括用于采集各路汇流箱接入的直流配电柜、用于将光伏电池板转换过来的直流功率逆变为交流功率的光伏逆变器、用于分断逆变器和升压变压器的连接并对低压交流电流提供监控保护的低压开关柜、用于将逆变器输出的不符合与电网并网交流电压等级升压为与电网电压等级相同的升压变压器、用于分断升压变压器与电网的连接的高压开关设备、用于集中管理和协调光伏智能变电站内各设备元件的就地智能监控终端、用于集中管理和协调各光伏变电站就地智能监控终端的光伏发电智能监控基站、用于调节光伏智能变电站与电网连接的并网点的电压以及功率因数的低压静止无功发生装置；所述直流配电柜、光伏逆变器、低压开关柜、光伏逆变器、低压静止无功发生装置、升压变压器以及高压开关设备顺序连接。

2.根据权利要求1所述的光伏智能变电站，其特征在于，该光伏智能变电站还包括箱式变电站箱体，所述直流配电柜、光伏逆变器、升压变压器、高压开关设备、就地智能监控终端、光伏发电智能监控基站以及低压静止无功发生装置均设置在箱式变电站箱体中。

3.根据权利要求1所述的光伏智能变电站，其特征在于，所述就地智能监控终端将电量、非电量信息先汇集到统一数据库，完成数据处理、统计分析后，再上传到上级光伏发电智能监控基站的后台。

4.根据权利要求1所述的光伏智能变电站，其特征在于，所述光伏发电智能监控基站处于就地智能监控终端上一级站控层。

5.根据权利要求1所述的光伏智能变电站，其特征在于，所述光伏智能变电站可根据发电容量的需求安装一套或者两套发电单元，每套发电单元包括一台直流配电柜、一台光伏逆变器和一台低压开关柜。

6.根据权利要求1所述的光伏智能变电站，其特征在于，一台光伏智能变电站配套一个就地智能监控终端。

7.根据权利要求1所述的光伏智能变电站，其特征在于，所述高压开关设备包括一台并网高压开关。

8.根据权利要求2所述的光伏智能变电站，其特征在于，所述箱式变电站箱体的外壳上设有风道以及温度控制装置。

9.根据权利要求1所述的光伏智能变电站，其特征在于，所述光伏智能变电站并联在具有相同电压等级的母线上，与电网并网。

10.根据权利要求1所述的光伏智能变电站，其特征在于，所述光伏智能变电站输入端还连接有光伏电池板和汇流箱，输出端与电网连接。