[发明专利]一种光伏高压直流输电系统

说明书

一种光伏高压直流输电系统，至少包含2个光伏发电单元和1个光伏热备发电单元。2个以上的所述光伏发电单元之间串联，并与光伏热备发电单元(15)的输出侧串联连接，随后接入高压直流输电线路(16)，高压直流输电线路(16)的输出侧与高压逆变器(17)的输入侧连接，高压逆变器(17)输出高压三相交流电，并入交流高压电网(18)，多个光伏发电单元和光伏热备发电单元(15)的低压隔离开关输入侧通过光伏输入侧并联联络线(110)并联连接在一起；所述系统控制器(19)通过信号线与光伏发电单元和光伏热备发电单元的变流器控制器连接，用于对光伏发电单元和光伏热备发电单元的控制；所述的高压逆变器(17)采用模块化多电平拓扑结构。

技术领域

本发明涉及一种光伏发电设备接入高压直流输电系统。

背景技术

能源在现代社会中起着极其重要的作用，是现代社会赖以生存和发展的基石之一，也是目前国际政治、经济的焦点问题。能源问题关系到国际政治风云，关系到国家的经济社会发展。利用可再生能源发电替代化石能源，是目前各国的普遍选择。光伏发电作为可再生能源发电的重要形式，由于其洁净、环保、利用方式灵活的特点，受到越来越多的重视，其装机容量在国内迅速发展。

常见的光伏发电系统并网形式以并入交流电网为主。而目前国内柔性直流和传统直流输电快速发展，示范项目越来越多，光伏发电必须具备接入高压直流输电网的能力。

常见光伏直流变换器存在输出电压较低，且难以一次性升压到很高电压的问题，为了实现光伏系统输出并入高压直流电网，目前普遍采取多个光伏直流变换器输入接独立光伏组件，输出串联的方式提高系统的输出电压，从而达到输出更高直流电压从而接入高压直流电网的目的。目前国内有较多的文献和专利对该方案进行阐述。

CN 204103503 U提出了一种通过光伏发电单元输出串联接入中高压直流系统的方案，但是方案中各个输出串联光伏发电单元的输入端各自独立，难以实现功率协调输出，且未给出各个光伏发电单元的协调控制策略，同时由于多个光伏发电单元输出串联如一路发电单元出现问题，则整个系统无法必须停机。

201310244951.9提出了一种类似模块化多电平变流器结构的光伏直流输电系统，但其直流变换及功率单元为非隔离拓扑，无法实现高压输电与光伏组件之间的安全电气隔离，且由于冗余模块的存在，非故障时冗余模块对应的光伏组件无法实现功率输出，故障时单个光伏发电单元被隔离，光伏组件无法实现功率输出，降低了光伏组件的利用率。

CN 204068816 U，提出了一种利用模块串联提高输出电压的方法，具体为多个电压转换模块的输出端依次相串联组成光伏电站，多个光伏电站的输出端并联后作为高压直流输电的输入端。并且其提出了一种电压转换模块的拓扑方案。但该发明仍然存在单模块出现问题时系统将无法运行的问题，且未阐明采用该方案时所采用的控制方法。

目前提出的此类方案和专利中，对于光伏直流变换器输出串联拓扑的详细实施方案进行了阐述。但该方案中存在一些问题：

1.输入独立、输出串联的光伏直流变换器连接拓扑中，由于光伏直流变换器连接的光伏组件不同，其输入功率波动较大导致其输出电压变化大，必须严格控制多个光伏直流变换器输出电压均压，此类控制算法复杂，可靠性较低。

2.光伏直流变换器输出为串联连接，各个模块的流过相同的并网电流，当某个模块出现故障时，整个系统将无法运行，降低了该系统的可靠性。故障模块切除时，同时该模块连接的光伏组件也被切除，降低了光伏组件的利用率，减小了该电站的光伏发电量。

3.该系统接入高压直流电网，其电压一般为10kV以上，而光伏组件的对地耐压一般为1kV或1.5kV，为了保证光伏组件的设备安全及组件维护人员的人身安全，必须将直流变换器两侧的高压系统和低压系统进行隔离。

发明内容