[发明专利]一种串联分布式新能源发电系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电系统及其控制方法，特别涉及一种适用于光伏发电系统或热电发电系统的串联分布式新能源发电系统及其控制方法。

背景技术

随着可再生能源发电技术的发展，分布式发电系统日渐成为满足负荷增长需求、减少环境污染、提高能源综合利用效率和供电可靠性的一种有效途径。分布式发电系统中，新能源发电设备的接入方式直接影响系统发电效率。按照新能源发电设备实现最大功率跟踪的方式，可以将新能源发电系统分为集中式和分布式。

集中式发电系统是将多个发电模块串联以形成较高的电压等级，然后通过一个集中式变换器实现整个发电模块组串的最大功率跟踪。集中式系统最主要的优点是结构简单、功率变换效率高；然而，其存在的主要问题是发电模块的电气参数易失配，无法实现每个发电模块准确的最大功率点跟踪，即从发电模块的角度，最大功率跟踪效率低。

分布式发电系统是通过为每一个发电模块配备一个分布式直流变换器，保证各个发电模块都工作在最大功率点，发电模块本身发电效率高，即从发电模块的角度，最大功率跟踪效率高。然而，其相对于集中式系统存在的主要问题在于：由于每个分布式直流变换器需要按照其相应的发电模块的峰值功率来设计，每个直流变换器都存在由于自身控制、驱动引起的固有损耗，从而导致直流变换器在轻载工作时的变换效率迅速降低，使得系统在轻载工作时的发电量反而低于集中式系统。

上述分析表明：无论是集中式还是分布式的发电系统，都无法同时兼顾发电模块在整个输出功率范围内的最大的功率跟踪效率和最优的功率变换效率，难以实现整个发电系统在输出功率范围内输出功率的最大化。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够同时兼顾各发电模块在整个输出功率范围内的最大的功率跟踪效率和最优的功率变换效率的，串联分布式新能源发电系统及其控制方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种串联分布式新能源发电系统，其特征在于：它包括若干发电模块、一集中式直流变换器、若干分布式直流变换器、一最大功率跟踪控制器、至少一直流负载或一蓄电池；所述若干发电模块串联连接形成一发电模块组串，所述发电模块组串的输出端连接所述集中式直流变换器；每一所述发电模块的输出端分别连接一分布式直流变换器，各所述分布式直流变换器的输出端并联后，与所述集中式直流变换器的输出端并联连接所述直流负载或所述蓄电池；所述最大功率跟踪控制器用于对所述集中式直流变换器的输入电压、输入电流以及各所述分布式直流变换器的输入电压、输入电流进行采样，并根据采样信号产生对所述集中式直流变换器的控制信号和对各所述分布式直流变换器的控制信号。

所述发电模块为光伏组件或热电池或燃料电池。

所述集中式直流变换器是非隔离变换器或隔离变换器。

所述分布式直流变换器是隔离变换器。

一种串联分布式新能源发电系统的控制方法，它包括以下步骤：1）最大功率跟踪控制器通过改变集中式直流变换器输入电压的方式，始终对模块组串进行最大功率跟踪；2）当集中式直流变换器进入稳态工作后，最大功率跟踪控制器按顺序循环地对第1个、第2个…第N个发电模块进行最大功率跟踪控制；当最大功率跟踪控制器通过改变第k（k<N）个分布式直流变换器的输入电流的方式，对第k个发电模块进行最大功率跟踪控制时，除第k个以外的分布式直流变换器保持其输入电流不变；当第k个发电模块达到最大功率点时，第k个分布式直流变换器保持其输入电流不变，最大功率跟踪控制器继续对下一个新能源发电模块进行最大功率跟踪控制。

所述步骤1）中，最大功率跟踪控制器通过改变集中式直流变换器输入电压的方式，包括如下过程：①如果增加集中式直流变换器输入电压后，集中式直流变换器的输入功率变大，则继续增加集中式直流变换器输入电压；②如果增加集中式直流变换器输入电压后，集中式直流变换器的输入功率变小，则减小集中式直流变换器输入电压；③如果减小集中式直流变换器输入电压后，集中式直流变换器的输入功率变大，则继续减小集中式直流变换器输入电压；④如果减小集中式直流变换器输入电压后，集中式直流变换器的输入功率变小，则增大集中式直流变换器输入电压。