CN216565065U - 用于箱式变电站的光伏系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于箱式变电站的光伏系统，涉及光伏技术领域。其中，光伏系统包括：箱体；箱盖，设置于箱体的上方；光伏组件，包括第一光伏板和第二光伏板，第一光伏板覆盖于部分箱盖，第二光伏板的形状大小不同于第一光伏板，第二光伏板覆盖于剩余部分箱盖；逆变器，通过线缆与光伏组件连接。由于采用了形状大小不同的光伏组件，因此在第一光伏板铺设在箱盖后，剩余部分可以根据实际情况，选择其他形状大小合适的光伏组件铺设到箱盖上。因此能做到最大限度的利用箱盖的面积，提高光伏发电量。

Description

用于箱式变电站的光伏系统

技术领域

本实用新型涉及光伏技术领域，特别是涉及一种用于箱式变电站的光伏系统。

背景技术

现今清洁的能源愈发重要，光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，因此光伏发电是清洁能源里不可或缺的重要角色。相关技术中，有一种在箱式变电站的箱盖上设置光伏板来发电的技术，光伏板产生的直流电经过汇流箱的汇集，再经过逆变器转换成交流电进行并网。但是，在箱盖面积固定，光伏板的尺寸也固定的情况下，光伏板一块块铺设在箱盖上时，会剩下部分无法安装光伏板的面积，这部分面积往往被放弃，导致箱盖的利用率降低。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种用于箱式变电站的光伏系统，能够提高箱盖面积的利用率，提高光伏发电量。

根据本实用新型实施例的，包括：

箱体；

箱盖，设置于所述箱体的上方；

光伏组件，包括第一光伏板和第二光伏板，所述第一光伏板覆盖于所述箱盖的一部分，所述第二光伏板的形状大小不同于所述第一光伏板，所述第二光伏板覆盖于所述箱盖的另一部分；

逆变器，所述逆变器通过线缆与所述光伏组件连接。

根据本实用新型实施例的箱式变电站，至少具有如下有益效果：

箱体上设置有箱盖，箱盖的上方设置有光伏组件，光伏组件包括第一光伏板和形状大小不同于第一光伏板的第二光伏板，第一光伏板铺设在部分箱盖后，再将第二光伏板铺设在剩余部分的箱盖上，然后用线缆将光伏组件与逆变器连接。由于采用了形状大小不同的光伏组件，因此在第一光伏板铺设在箱盖后，剩余部分可以根据实际情况，选择其他形状大小合适的光伏组件铺设到箱盖上。因此能做到最大限度的利用箱盖的面积，提高光伏发电量。

根据本实用新型的一些实施例，所述线缆包括第一电缆和第二电缆，所述第一光伏板通过所述第一电缆与所述逆变器连接，所述第二光伏板通过所述第二电缆与所述逆变器连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述逆变器具备独立工作模式，所述独立工作模式指所述逆变器由两路直流升压电路分别单独调节最大功率点跟踪，所述光伏组件的输出端与所述逆变器的输入端连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一光伏板与所述第二光伏板的数量均为多个，多个所述第一光伏板分成至少一组，组内所述第一光伏板之间串联，多个所述第二光伏板分成至少一组，组内所述第二光伏板之间串联，每组所述第一光伏板或者所述第二光伏板之间串联的电压均大于或等于所述逆变器的启动电压，小于或等于所述逆变器的最高电压。

根据本实用新型的一些实施例，所述光伏组件与所述逆变器之间设置有汇流装置，所述汇流装置的输入端与所述光伏组件的输出端连接，所述汇流装置的输出端与所述逆变器的输入端连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述汇流装置为汇流套件，所述汇流套件分为第一汇流件和第二汇流件，所述第一汇流件的输入端连接所述光伏组件的正极，所述第一汇流件的输出端与所述逆变器的正极端子连接；所述第二汇流件的输入端连接所述光伏组件的负极，所述第二汇流件的输出端与所述逆变器的负极端子连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述箱盖上方设置有多根隔条，所述箱盖上方设置有多根隔条，多根所述隔条与所述箱盖之间形成多个区域，多个所述区域阵列分布，所述光伏组件覆盖于所述区域的上方。

根据本实用新型的一些实施例，所述隔条上方设置有压紧装置，所述压紧装置用于限制所述光伏组件从所述区域脱离。

根据本实用新型的一些实施例，所述隔条上方设置有防护条，所述光伏组件抵接于所述防护条。

根据本实用新型的一些实施例，所述隔条、所述箱盖与所述光伏组件之间围合成腔体，所述隔条设置有通孔，所述腔体与所述通孔用于方便所述线缆的走线。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的箱式变电站整体结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的箱式变电站另一视角的示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的箱盖示意图；

图4是图3中A处的放大示意图；

图5是本实用新型一实施例提供的光伏系统接线图；

图6是本实用新型一实施例提供的箱体内部线缆走线示意图。

附图标记：

箱式变电站100、箱体110、箱盖120、第一过线孔121、光伏组件130、第一光伏板131、第二光伏板132、线缆140、低压柜150、隔条310、第一通孔311、区域320、压紧装置410、汇流套件510、第一汇流件511、第二汇流件512、逆变器520、线槽610、第二通孔611。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1至图5，图1是本实用新型一实施例提供的箱式变电站100整体结构示意图；图2是本实用新型一实施例提供的箱式变电站100另一视角的示意图；图3是本实用新型一实施例提供的箱盖120示意图；图4是图3中A处的放大示意图；图5是本实用新型一实施例提供的光伏系统接线图。可以理解的是，光伏系统包括箱体110、箱盖 120、光伏组件130、汇流套件510和逆变器520。其中，箱盖120设置在箱体110的上方，用于阻挡阳光或雨水进入箱体110内部。光伏组件130设置在箱盖120的上方，可以利用半导体界面的光生伏特效应将光能直接转变为电能。光伏组件130包括第一光伏板131和形状大小不同于第一光伏板131的第二光伏板132，第一光伏板131铺设于部分的箱盖120后，剩下的部分则用来铺设第二光伏板132。汇流套件510通过线缆140 和光伏组件130连接，用于将光伏组件130产生的电能汇集起来；而逆变器520通过线缆140与汇流套件510连接，用于将直流电转变为交流电。

可以理解的是，由于采用了形状大小不同的光伏组件130，因此在第一光伏板131铺设在部分的箱盖120后，剩余没有铺设的部分可以根据实际情况，选择其他形状大小合适的第二光伏板132铺设到剩余部分的箱盖120上。因此能做到最大限度的利用箱盖 120的面积，提高资源利用率。

需要说明的是，为了光伏系统的发电效率最高，光伏组件130的形状大小通常配合逆变器520的参数来选择，因此光伏组件130的形状大小选择会有限制，进而导致光伏组件130的大小不是可以任意选择的。而箱式变电站100的大小一般也是固定的，进而箱盖120的大小也是固定的。因此，在箱盖120安装光伏组件130时容易出现有部分箱盖120无法安装光伏组件130的现象。

例如，光伏组件130的输出电压需要大于或等于逆变器520的启动电压，小于或等于逆变器520的最高电压。光伏组件130的输出电压在逆变器520的输入额定电压的± 5％时，效率较高。单相220V的逆变器520，输入额定电压为360V；三相380V的逆变器520，输入额定电压为650V。

以单相逆变器520为例，逆变器520的输入额定电压为360V。配置功率为105W、最大工作点电压45.6V、最大工作点电流2.30A、长宽高分别为1200mm×300mm×6.8mm (mm为毫米，下同)的第一光伏板131共计24块，将24块第一光伏板131分成3组，每组8块。将这8块第一光伏板131串联，串联电压相加，那么每组电压为：

45.6V×8＝364.8V

最后得到的串联总电压为364.8V，在单相逆变器520的输入额定电压342V至378V的范围，可以保证逆变器520有较高的效率工作，若是多一块或者少一块第一光伏板131 都会对逆变器520的工作效率有较大的影响。

参照图3，在一些实施例中，箱盖120上方的面积长宽分别为5500毫米、1900毫米，则箱盖120的面积为10.45平方米。单个第一光伏板131上表面的面积为0.36平方米，共计24块，占据的总面积为8.64平方米，那么铺设完后还剩下1.81平方米的空间。而8块第一光伏板131共需要2.88平方米的空间，大于剩下的1.81平方米，可见剩余的面积不足以再安装多块光伏组件130。且由于光伏组件130形状和剩余部分的面积限制，单个第一光伏板131也无法安装在箱盖120上。

剩余的面积不用会浪费，因此考虑安装其他形状大小的第二光伏板132来增加发电量。例如功率为50W，最大工作点电压47.5V、最大工作点电流1.04A、长宽高分别为 600mm×300mm×6.8mm的第二光伏板132共计6块，第二光伏板132的总面积为1.08 平方米，小于剩余部分的面积，可以成功安装到箱盖120上。剩余部分的面积考虑安装的间隙、误差等因素，不能再继续安装多余的光伏组件130。将6块第二光伏板132全部串联，最后得到电压：

47.5V×6＝285V

得到的串联总电压不在342V至378V的范围，若将此规格的第二光伏板132与第一光伏板131串联，串联以电流最小的光伏组件130输出，也就是输出最大工作点电流为1.04A，导致损失了第一光伏板131的输出电流；若并联则会以电压最低的光伏组件 130为标准输出最低的电压。可以理解的是，采用形状大小不同的光伏组件130不论串联还是并联，总会导致有部分损失，这也是在实际操作过程中，人们往往会采用同一形状大小的光伏组件130，而不是不同形状大小光伏组件130混用的原因。

本实用新型为了解决上述提到的光伏组件130混用问题，在一些实施例中提出一种新的解决方案。参照图5，相同形状大小的第一光伏板131分组后，组内之间通过插接式接头串联，组与组之间通过并联的方式连接。例如，第一光伏板131的正极与下一块第一光伏板131的负极连接，依次类推将组内的第一光伏板131串联起来。分组后再将每组的正负极分别与汇流套件510连接。其中，汇流套件510分为第一汇流件511和第二汇流件512，第一汇流件511为正极汇流，第一汇流件511的输入端连接光伏组件130 的正极输出端，第一汇流件511的输出端连接逆变器520的正极端子；第二汇流件512 为负极汇流，第二汇流件512的输入端连接光伏组件130的负极输出端，第二汇流件512 的输出端连接逆变器520的负极端子。第二光伏板132组内之间的串联接线和第一光伏板131相同，但是连接另一个汇流套件510，第二光伏板132连接汇流套件510的接线方式和第一光伏板131的接线方式相同。可以理解的是，将第一光伏板131和第二光伏板132分开接线后，不会影响着两者之间的输出电压和电流，进而能解决混用导致光伏组件130之间输出电压或电流受到影响的问题。

需要说明的是，汇流套件510为汇流装置，汇流装置还可以是汇流箱等装置，本实用新型以汇流套件510为例进行举例说明。汇流套件510的体积比汇流箱小，成本也更低。汇流套件510的体积小可以方便的安装在空间狭小的地方，例如箱式变电站100内部的低压柜150。汇流套件510内还设置有防反二极管，减少安装出错时危险的发生。

虽然第一光伏板131和第二光伏板132采用分开接线的方式，能解决混用导致光伏组件130之间输出电压或电流受到影响的问题。但是，光伏组件130连接到逆变器520 时，由于逆变器520接收的两路电压和电流各不相同，同样会影响逆变器520的工作效率。为了解决这个问题，采用带有独立工作模式的逆变器520，独立工作模式指的是：逆变器由两路直流升压电路分别单独调节MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)。因此两路光伏组串的输入独立运行，两路组串输入可以互不相同，包括：不同的电池板类型、构成组串的电池数不同、不同的倾角、不同的方位角等。为了充分利用输入端子输入功率，同一路输入的光伏组串的电流电压应一致。

本实用新型实施例提供的光伏组件130布线方式，满足两路输入不同、同一路输入相同的情况，因此适用逆变器520的独立工作模式，采用独立工作模式能提高逆变器520 的工作效率。

需要说明的是，光伏组件130还可以采用其他接线方式，仍以前面提到的光伏组件130的参数为例。第一光伏板131共计24块，分成4组，每组6块，每组串联电压为：

45.6V×6＝273.6V

然后其中两组连接到同一个汇流套件510，另外两组连接到另一个汇流套件510。

第二光伏板132共计6块，分成两组，每组3块，然后组内串联，接着分别与第一光伏板131中连接到同一汇流套件510的并联，最后通过汇流套件510连接到逆变器520。也就是说，只有第一光伏板131的有两组，每组6块，连接到同一个汇流套件510；另外两组第一光伏板131还分别并联有3块第二光伏板132，连接到另一个汇流套件510。这样的连接方式，也比较合理，光伏系统也有较高的输出效率。

参照图3和图4，图3中示出部分光伏组件130，其余光伏组件130未示出。在一些实施例中，箱盖120包括多根隔条310，隔条310设置在箱盖120的上方。隔条310 的主要作用是固定光伏组件130。多根隔条310与箱盖120之间形成多个区域320，多个区域320呈阵列分布，其中，光伏组件130覆盖于区域320上方。阵列分布可以让光伏组件130的排列更加紧密，能充分利用箱盖120的空间，增加发电量。

可以理解的是，由于相同形状大小的光伏组件130需要串联在一起，因此，隔条310将安装第一光伏板131的区域320分隔在一侧，安装第二光伏板132的区域320分隔在另一侧。以使光伏组件130之间的接线更方便、合理。

需要说明的是，多根隔条310的连接可以通过螺钉、螺栓或者焊接等形式，本实用新型不做具体限制。

在一些实施例中，隔条310的材质可以采用铁、铝或者铝合金等金属材料，本实用新型不做具体限制。由于箱式变电站100长期无人值守，因此箱式变电站100的各部件连接关系要求可靠。采用金属材料可以提高隔条310的连接强度，还能防火、喷涂防锈漆还能提高防锈效果，进而提高隔条310的使用寿命。

参照图4，为了限制光伏组件130在箱盖120上的位置，在光伏组件130铺设在隔条310上后，通过压紧装置410来限制光伏组件130的位置。压紧装置410设置在隔条 310上方，连接方式可以是螺钉连接，也可以是焊接。采用螺钉连接在后续的维修中可以方便拆卸压紧装置410，进而方便更换故障的光伏组件130；采用焊接可以提高压紧装置410与隔条310的连接强度，减少压紧装置410脱落的概率。

在一些实施例中，光伏组件130直接与隔条310接触，光伏组件130在与隔条310 的相对滑动中被磨损，容易影响光伏组件130的使用寿命。因此，在隔条310上方设置防护条，光伏组件130与防护条抵接，不会与隔条310直接接触，进而能减少磨损，提高光伏组件130的使用寿命。需要说明的是，防护条可以采用橡胶或者纤维等材料制作。

参照图3，可以理解的是，箱盖120、隔条310和光伏组件130之间围合成多个腔体，腔体可以方便线缆140的走线。隔条310上设置有第一通孔311，以使线缆140能够从一个区域320走线至另一个区域320，进而方便将光伏组件130连接起来。因此，这种布线方式能合理利用各部件之间的缝隙，做到方便走线；线缆140均设置在腔体内，能够减少线缆140裸露在外被雨淋或者暴晒的概率，提高线缆140的使用寿命；还能减少箱式变电站100长期在外无人值守时，导致线缆140被虫子啃食的情况。

需要说明的是，由于箱盖120有积水的可能，因此第一通孔311除了可以用来走线，还能用做出水孔，让水流至箱盖120边缘排出，减少箱盖120积水的情况。

参照图3，可以理解的是，将光伏组件130连接好后，线缆140汇集至箱盖120上的第一过线孔121，从箱盖120走线至箱体110的外壁，再从外壁进入到箱体110内部。需要说明的是，不直接从箱盖120走线至箱体110的原因是因为光伏组件130与隔条310 之间的密闭性并不是非常高，因此箱盖120上方有漏水的可能，如果直接从箱盖120走线至箱体110可能导致箱体110内部进水，进而损坏箱体110内部的电力设备。

参照图6，图6为本实用新型一实施例提供的箱体110内部线缆140走线示意图。线缆140进入箱体110内部后至少部分走线至线槽610。可以理解的是，箱式变电站100 的内部线路繁多，设置线槽610可以让不同功能的线缆140有更好的区分度，且互不干扰，减少事故的发生概率。箱式变电站100在野外长期无人值守，如果意外起火可能会导致严重的事故发生，因此线槽610可以采用金属制作，例如不锈钢或者铝合金等材料。这样可以赋予线槽610优良的防火性能，进而保护线缆140的安全，提高防护的可靠性。

可以理解的是，沿着线槽610的长度方向设置有多个第二通孔611，第二通孔611上设置有护线套。设置第二通孔611可以让线缆140有选择的从第二通孔611出来，方便走线到别的地方。由于金属线槽610的第二通孔611可能存在制造工艺的问题，导致第二通孔611处的边缘较为锋利，容易割伤线缆140，因此在需要线缆140进出的第二通孔611设置护线套，能够有效的保护线缆140，减少线缆140被割伤的概率。其中，第二通孔611还能起到散热的作用，进一步提高线槽610的可靠性。

为了让线缆140的走线更合理，线槽610沿箱体110的壁面之间的交接处布置，以使线缆140的布置更合理。

参照图1和图2，箱体110内部设置有低压室，低压室设置有低压柜150。线缆140 从箱体110侧壁进入箱体110内部后，接着走线至低压室，与低压室的低压柜150内部的设备连接。可以理解的是，低压柜150内设置有汇流套件510、逆变器520，为了实现并网还设置有并网断路器，逆变器520与并网断路器连接，并网断路器与并网箱连接，并网箱连接220V配电箱接入并网。

需要说明的是，并网断路器是一种运用散布式光伏发电并网的断路器。并网断路器将断路器与自动合闸设备结合，组成一种多功能电气产品，以达到简化体系规划、节约空间的目的，还能提高光伏系统工作的稳定性。并网断路器适用于维修人员没有及时到位、人工难以接近的场所。并网断路器产品具有短路维护、漏电维护、过载维护等功能。在线路发生异常状况时自动分闸，维护线路上设备的安全。并网断路器还具有自动合闸功能，能在线路故障排除后，自动进行合闸，恢复正常供电。

需要说明的是，本实用新型列举实施例的过程中提到的各种数据，例如电流大小、电压大小、箱盖面积等等数据，仅仅为了举例说明，不能理解为对本实用新型的限制。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种用于箱式变电站的光伏系统，其特征在于，包括：

箱体；

箱盖，设置于所述箱体的上方；

光伏组件，包括第一光伏板和第二光伏板，所述第一光伏板覆盖于所述箱盖的一部分，所述第二光伏板的形状大小不同于所述第一光伏板，所述第二光伏板覆盖于所述箱盖的另一部分；

逆变器，所述逆变器通过线缆与所述光伏组件连接。

2.根据权利要求1所述的用于箱式变电站的光伏系统，其特征在于，所述线缆包括第一电缆和第二电缆，所述第一光伏板通过所述第一电缆与所述逆变器连接，所述第二光伏板通过所述第二电缆与所述逆变器连接。

3.根据权利要求2所述的用于箱式变电站的光伏系统，其特征在于，所述逆变器具备独立工作模式，所述独立工作模式指所述逆变器由两路直流升压电路分别单独调节最大功率点跟踪，所述光伏组件的输出端与所述逆变器的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的用于箱式变电站的光伏系统，其特征在于，所述第一光伏板与所述第二光伏板的数量均为多个，多个所述第一光伏板分成至少一组，组内所述第一光伏板之间串联，多个所述第二光伏板分成至少一组，组内所述第二光伏板之间串联，每组所述第一光伏板或者所述第二光伏板之间串联的电压均大于或等于所述逆变器的启动电压，小于或等于所述逆变器的最高电压。

5.根据权利要求4所述的用于箱式变电站的光伏系统，其特征在于，所述光伏组件与所述逆变器之间设置有汇流装置，所述汇流装置的输入端与所述光伏组件的输出端连接，所述汇流装置的输出端与所述逆变器的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的用于箱式变电站的光伏系统，其特征在于，所述汇流装置为汇流套件，所述汇流套件分为第一汇流件和第二汇流件，所述第一汇流件的输入端连接所述光伏组件的正极，所述第一汇流件的输出端与所述逆变器的正极端子连接；所述第二汇流件的输入端连接所述光伏组件的负极，所述第二汇流件的输出端与所述逆变器的负极端子连接。

7.根据权利要求1所述的用于箱式变电站的光伏系统，其特征在于，所述箱盖上方设置有多根隔条，多根所述隔条与所述箱盖之间形成多个区域，多个所述区域阵列分布，所述光伏组件覆盖于所述区域的上方。

8.根据权利要求7所述的用于箱式变电站的光伏系统，其特征在于，所述隔条上方设置有压紧装置，所述压紧装置用于限制所述光伏组件从所述区域脱离。

9.根据权利要求7所述的用于箱式变电站的光伏系统，其特征在于，所述隔条上方设置有防护条，所述光伏组件抵接于所述防护条。

10.根据权利要求7所述的用于箱式变电站的光伏系统，其特征在于，所述隔条、所述箱盖与所述光伏组件之间围合成腔体，所述隔条设置有通孔，所述腔体与所述通孔用于方便所述线缆的走线。

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