[發明專利]一種包含電壓動態補償器的光伏高壓直流串聯并網系統

有效

• 申請號: 201610006443.0
• 申請日: 2016-01-04
• 公開（公告）號: CN105490298B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 鞠昌斌;王一波;王環;劉潤彪
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/12
• 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

一種包含電壓動態補償器的光伏高壓直流串聯并網系統，由多臺光伏直流并網變流器和至少一臺電壓動態補償器組成，多臺所述的光伏直流并網變流器的輸入端獨立，輸出端串聯；多臺所述的光伏直流并網變流器的輸入端分別和光伏組件連接，多臺光伏直流并網變流器的輸出端串聯，并和電壓動態補償器的輸出端串聯連接。本發明通過電壓動態補償器與光伏直流并網變流器協調配合，減少光伏直流并網變流器進入限功率模式的機率，提高光伏系統的發電量，克服由于光伏組件功率波動導致的光伏直流并網變流器輸出電壓越限。

技術領域

本發明涉及一種光伏發電設備，特別涉及一種接入高壓直流輸電系統的光伏并網裝置。

背景技術

利用可再生能源發電替代化石能源，是目前各國的普遍選擇。光伏發電作為可再生能源發電的重要形式，由于其潔凈、環保、利用方式靈活的特點，受到越來越多的關注，裝機容量在國內迅速發展。在國家“十二五”期間、“十三五”規劃中都給予極大的重視。

自20世紀90年代后期，已有國外公司對輕型直流輸電技術進行了研究，該技術采用可關斷器件的電壓源換流器代替傳統電網換相技術的電流源換流器。且由于直流擠塑絕緣電纜內部空間電荷累積導致的局部電場畸變等問題已得到了深入研究，因此該技術得到了快速發展。1999年，瑞典的哥特蘭島首次采用輕型直流輸電技術及擠塑絕緣電纜進行直流輸電。目前，已有近幾十個商業化項目采用該項輕型直流輸電技術，世界上最高電壓等級的輕型直流輸電工程是西班牙—法國的320kV IN-FELNE工程。而國內對于輕型直流輸電的研究則開展得較晚，尚處于起步階段。

目前常見的光伏發電系統并網形式以并入交流電網為主。國內柔性直流和傳統直流輸電快速發展，示范項目越來越多，光伏發電必須具備接入高壓直流輸電網的能力。

常見光伏直流變換器存在輸出電壓較低，且難以一次性升壓到很高電壓的問題，為了實現光伏系統輸出并入高壓直流電網，目前普遍采取多個光伏直流變換器輸入接獨立光伏組件，輸出串聯的方式提高系統的輸出電壓，從而達到輸出更高直流電壓從而接入高壓直流電網的目的。目前國內有較多的文獻和專利對該方案進行闡述。

2011年，東南大學碩士論文“大規模光伏發電經VSC-HVDC并網控制技術研究”，研究了光伏發電單元輸出串聯的拓撲應用。針對輻射強度嚴重不均勻時，提出了光伏發電單元限壓控制和調整直流輸電線路電壓兩種方法，但限壓會導致光伏發電功率損失，調整直流輸電線路電壓影響對側交流系統穩定和影響直流線路中其他并網單元的控制。

專利2015106969530“一種光伏高壓直流輸電系統”提出了一種光伏發電單元輸入用聯絡線并聯、輸出串聯接入中高壓直流系統的方案，但該方案要增加輸入并聯聯絡線，同時需要每個并網單元前端具備單獨的MPPT(Maximum Power Point Tracking，MPPT，最大功率點跟蹤)用DC/DC變換器。

專利CN 204103503 U“一種基于中高壓直流接入的光伏并網發電系統”，提出了一種通過光伏發電單元輸出串聯接入中高壓直流系統的方案，但是方案中各個輸出串聯光伏發電單元的輸入端為各自獨立，難以實現功率協調輸出，且當光伏組件輸出功率波動時，光伏發電單元容易產生輸出過壓，導致設備停機。

目前提出的此類方案和專利中，對于光伏直流變換器輸出串聯拓撲的詳細實施方案進行了闡述，針對光伏組件輸出功率波動導致的并網單元輸出電壓越限問題進行了討論。但該方案中普遍存在一些問題：

1.限壓方案容易導致光伏發電功率損失，特別是偶發性小區域的光伏遮蔽現象，會導致大范圍的光伏發電功率損失。

2.調節直流輸電網電壓方案只適用于只有光伏并入，且功率等級有限的端到端高壓直流輸電網，對于含多種可再生能源、多個并網接口的多端高壓直流輸電網則難以同步協調高壓直流輸電網電壓。同時調整高壓直流輸電網電壓的方案增加了控制系統的復雜性，其可靠性降低。

發明內容