[實用新型]角型三相交流串聯式光伏方陣

有效

• 申請號: 201520732031.6
• 申請日: 2015-09-21
• 公開（公告）號: CN205178526U
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 王哲;許洪華
• 申請（專利權）人: 北京科諾偉業科技股份有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02S40/36;H02S10/20
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本實用新型涉及一種太陽能光伏發電系統。

背景技術

目前光伏電站在國家的政策激勵下飛速發展，光伏方陣是光伏發電系統的重要組成之一。由光伏組串串并聯組成的方陣容量大小直接影響系統的發電量。光伏組串由若干塊光伏組件串聯組成，組件是組串的最小單元。串聯光伏組件數量最多22塊，串聯的數量主要取決于組件承受的耐壓。目前國內外組件串聯后的組串電壓≤1000V功率最大≤7kWp。為提高發電功量，目前國內外采兩種方式：一是用大量光伏組串并聯組成并聯方陣增大輸出電流，提高并聯方陣功率輸出，在經逆變器逆變交流輸出，此方法也被稱為集中式或并聯式結構，如圖5所示。二是如圖6所示的組串型光伏發電系統，采用一種組串型逆變器，將多組組串直接輸入組串型逆變器中，首先實現每個光伏組串的獨立MPPT最大功率點跟蹤，之后在并聯逆變交流輸出，此類型功率、體積較小，安裝方便。為進一步增加功率再由多臺組串型逆變器通過交流匯流柜并聯。兩種類型其實質都是組串之間的并聯，電壓低≤1000V、電流大、電纜設備損耗大、匯流設備多、電纜數量多，而且逆變器為電流型拓撲結構，功率損耗大。集中式或并聯式則要求組串性能參數相近，又無法實現組串獨立最大功率點(MPPT)自動跟蹤使功率損失，而且需要相對規模的逆變器室安裝及配套相關設施，使建設成本及管理成本提高。對分布式屋頂電站面積所限，為滿足各組串電壓相等安裝組串時必須考慮取舍，造成有限的面積浪費。組串式逆變器由于并網數量多，以10MW電站為例采用28kW組串式逆變器，則有357臺逆變器并聯，極易引起系統震蕩，特別并網點處于大電網的尾端弱電網和遠離負載時，由于震蕩造成脫網。大面積的脫網給業主造成近千萬的損失。

再有，受光伏組串的并聯結構所限，使每串光伏組串并聯輸出電壓依據并網電壓等級而提高，才能滿足逆變器的輸入啟動電壓基本條件，如在380v交流電網系統中，光伏組串輸出直流電壓才能滿足啟動逆變器基本工作條件，啟動電壓高所獲得電量有限。

同樣受光伏組串的并聯結構輸入直流電壓＜1000v所限，只能滿足逆變器交流輸出電壓≤400v等級系統無變壓器并網，更高電壓等級并網則須經變壓器升壓輸出。

由此將多組組串在串聯提高輸出電壓降低傳輸電流增加功率，滿足更高等級無變壓器并網、使光伏組串更低電壓輸出能量被利用、減少電纜及匯流設備數量、減小儲能DC/AC轉換設備體積采用自然冷卻，就近安裝，實現減少線路、將傳統集中型逆變器化整為零、降低電纜、匯流設備、變壓器及逆變器控制室成本，提高光伏組串發電效率，適應分布式、大型光伏電站及未來中、高電壓直流輸電的需求。

目前光伏系統升壓輸出基本有四種方式，一為光伏組串并聯(并聯方陣)經匯流、逆變器交流變壓器升壓輸出，多為集中式；二為光伏組串并聯經逆變器交流匯流再經變壓器升壓輸出，多為組串式；三為伏組串并聯(并聯方陣)經匯流經DC/DC有限的升壓輸出。其實質還是利用大量組串之間并聯(并聯式方陣)提高光伏方陣輸出功率，其缺點除線路、設備損耗大之外，在相對高壓交流輸出時還需要升壓變壓器升壓輸出；四為串聯式直流光伏方陣，利用光伏組串隔離裝置將光伏組串與光伏組串進行高壓隔離，并由光伏組串隔離裝置輸出直流功率，再將若干臺光伏組串隔離裝置正負輸出端依次串聯組成串聯式直流光伏方陣，串聯式直流光伏方陣輸出高壓直流提供高壓逆變器輸入直流電壓，在由高壓逆變器轉換交流并網輸出。由于串聯式直流光伏方陣采用直流輸出，則存在著如下不足：

1.整流器輸出損耗：每個光伏組串隔離裝置AC/DC轉換輸出時，采用高壓整流電路，由于整流二級管的正向導通電壓降，造成輸出功率在高壓整流二級管上增加了損耗。如整流二級管正向導通壓降為1V，流過電流為50A，則一支高壓整流二級管上損耗為50W，如采用全橋整流則損耗為100W。如光伏直流方陣容量為1MW，直流電壓等級為±10kV，輸出電流為50A，如需要光伏組串隔離裝置50臺，則串聯式直流光伏方陣總的整流器損耗＝100W*50臺＝5000W占輸出功率的5KW/1000KW＝0.5％；

2.由于串聯式直流光伏方陣采用直流輸出，如交流輸出并網則需要直流高壓輸入逆變器轉換交流輸出并網。

發明內容

本實用新型目的是克服現有并聯光伏組串并網逆變器占地面積大、逆變器輸出電壓低電流大，造成傳輸線路、配套設備損耗嚴重、成本高等缺點，提出一種角型三相交流串聯式光伏方陣。