[發(fā)明專利]一種光伏發(fā)電系統(tǒng)并、離網(wǎng)控制結(jié)構(gòu)及操作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310257148.9
• 申請(qǐng)日: 2013-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN103337876A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 文賢馗;曾華榮;陳仕軍;劉君;徐梅梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貴州電力試驗(yàn)研究院
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38
• 代理公司: 貴陽中新專利商標(biāo)事務(wù)所 52100
• 代理人: 趙彥棟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光伏發(fā)電系統(tǒng)并、離網(wǎng)控制結(jié)構(gòu)及操作方法，屬于太陽能光伏技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著國家對(duì)可再生能應(yīng)用的推廣，光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)是我國能源供應(yīng)中不可缺少的重要補(bǔ)充，隨著技術(shù)水平的不斷提高，光伏發(fā)電系統(tǒng)的單位投資成本不斷降低，將成為未來能源領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。

根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量大小，選擇不同的電壓等級(jí)接入電網(wǎng)，容量小于200kW的光伏發(fā)電系統(tǒng)通常采用400V電壓等級(jí)接入電網(wǎng)（Q/GDW480—2010）。根據(jù)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是否與電網(wǎng)連接運(yùn)行，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)可分為：離網(wǎng)型、并網(wǎng)型，混合型。三種運(yùn)行方式，有其各自的特點(diǎn)，混合型是未來光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。

目前，大批小型混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)的接入低壓配電系統(tǒng)，低壓配電系統(tǒng)建設(shè)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)不同步，一般是低壓配電系統(tǒng)建成運(yùn)行多年后，光伏發(fā)電系統(tǒng)要接入。低壓配電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)的不同，給兩大系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來很大的挑戰(zhàn)，實(shí)際運(yùn)行過程中已經(jīng)發(fā)生了一些事故，造成了電力設(shè)備損壞，有些事故還危及到工作人員人身安全，主要體現(xiàn)在：兩大系統(tǒng)之間非同期并網(wǎng)；低壓配電系統(tǒng)停電后，光伏發(fā)電系統(tǒng)反送電給低壓配電系統(tǒng)，危及低壓配電系統(tǒng)檢修工作人員的人身安全。

還有一些混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)從并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)或孤島運(yùn)行狀態(tài)到退出運(yùn)行操作不當(dāng)，造成負(fù)載供電的間斷，不但沒有起到提高供電可靠性，反而造成了更大的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)由于操作不當(dāng)造成光伏組件過電壓或溫度過高，而影響到光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用壽命，甚至損害光伏組件，造成了更大的浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種安全，可靠的光伏發(fā)電系統(tǒng)并、離網(wǎng)控制結(jié)構(gòu)及操作方法，可避免因人為誤操作使光伏發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)之間出現(xiàn)非同期并網(wǎng)、反送電，同時(shí)可以避免負(fù)載供電間斷，還有利于光伏發(fā)電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種光伏發(fā)電系統(tǒng)并、離網(wǎng)控制結(jié)構(gòu)，它是在下述連接中安裝控制開關(guān)，其連接為：串、并列后的一組以上光伏陣列組件通過DC/DC充電裝置分別連接儲(chǔ)能裝置和雙向逆變器，雙向逆變器與交流母線連接，在交流母線上連接有電網(wǎng)和負(fù)載；其控制用開關(guān)接入點(diǎn)分別為：位于光伏陣列組件與DC/DC充電裝置之間的QF5，位于DC/DC充電裝置與雙向逆變器之間的QF3，位于儲(chǔ)能裝置與雙向逆變器之間的QF4，位于雙向逆變器與交流母線之間的QF2，位于電網(wǎng)與交流母線之間的QF1；位于負(fù)載與交流母線之間的QF6。

一種光伏發(fā)電系統(tǒng)并、離網(wǎng)控制結(jié)構(gòu)的操作方法包括以下幾種狀態(tài)：

a、光伏陣列組件從離網(wǎng)狀態(tài)切換到并網(wǎng)狀態(tài)時(shí)：先合上QF5開關(guān)，把光伏陣列組件的直流電輸送給DC/DC充電裝置；然后合上QF3、QF4開關(guān)，使DC/DC充電裝置能將光伏陣列組件（6）輸出的電能儲(chǔ)存在儲(chǔ)能裝置里面，同時(shí)把光伏陣列組件（6）多余的電能輸送給雙向逆變器；再合上QF1開關(guān)，使交流母線上帶電；接著合上開關(guān)QF2開關(guān)，通過雙向逆變器內(nèi)部的同期裝置檢測(cè)是否滿足同期條件，滿足同期條件時(shí)自動(dòng)并網(wǎng)，雙向逆變器才有輸出；最后合上QF6開關(guān)，給負(fù)載供電，負(fù)載也可以從電網(wǎng)經(jīng)過QF1和QF6取得電能；

b、光伏陣列組件從并網(wǎng)狀態(tài)切換到離網(wǎng)狀態(tài)時(shí)：只要斷開QF1開關(guān)，并使QF1開關(guān)和電網(wǎng)之間有明顯的斷開點(diǎn)；

c、光伏陣列組件由并網(wǎng)狀態(tài)到退出運(yùn)行時(shí)：先退出QF5、QF3開關(guān)，再退出QF4開關(guān)，最后退出QF2開關(guān)；

d、光伏陣列組件由離網(wǎng)狀態(tài)到退出運(yùn)行時(shí)：先退出QF6開關(guān)，再退出QF5、QF3、QF4開關(guān)，最后退出QF2開關(guān)。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明將光伏陣列組件通過串、并列后，通過DC/DC充電裝置，對(duì)儲(chǔ)能（電池）進(jìn)行充電，再通過雙向逆變器轉(zhuǎn)化為交流電源，向負(fù)載供電。在晚間或無陽光時(shí)，利用電網(wǎng)波谷電價(jià)便宜，把電網(wǎng)電能通過DC/AC雙向逆變器對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電，起到電網(wǎng)削峰填谷作用。其原理是：利用儲(chǔ)能裝置的容量對(duì)光伏輸出功率進(jìn)行平抑，保證輸出功率的穩(wěn)定，提高供電可靠性，向用戶輸送合格質(zhì)量的電能。光伏發(fā)電先進(jìn)入儲(chǔ)能，再通過雙向逆變器轉(zhuǎn)化為交流電源，向負(fù)載供電；在儲(chǔ)能容量已滿的情況下，控制器轉(zhuǎn)為“浮充”方式，直接對(duì)負(fù)載供電，儲(chǔ)能作為補(bǔ)充。