[实用新型]一种优化电压控制的光伏发电系统

说明书

本实用新型公开了一种优化电压控制的光伏发电系统，尤其涉及发电系统中设有光伏组件级或电池片串级光伏优化器，其通过设置判断单元依据系统变换状态，推荐设置逆变器直流母线参考电压及对应的功率优化模块的参考占空比，可以规避各种光伏组件各种发电失配损失，同时可使直流母线输入电压稳定在极小幅度的变化范围以内，并能平衡电网扰动的电压冲击，能满足高电压穿越要求；并使逆变器维持在较高输入电压，可增加串联体的发电容量，并能提升交流输出电压，降低逆变器、升压变压器和电缆等的交流线损；并能降低系统响应速度和精度的要求，适合于大型集中式发电系统，综合而高效地利用功率优化器提高光伏电站的发电效率及降低建设成本。

技术领域

本实用新型涉及光伏发电领域，具体涉及集中式光伏发电系统领域，尤其涉及发电系统中设有光伏组件级或电池片串级光伏优化器的一种优化电压控制的光伏发电系统。

背景技术

光伏逆变器是连接光伏组件或光伏组串并获取其电力的DC/AC转换装置，通常带有最大功率/电力跟踪电路(MPPT)；光伏功率优化器是连接光伏组件或组件中子串的同样带有MPPT的DC/DC变换器。

在光伏逆变器方面，目前市场上的光伏逆变器主要分别组串式逆变器、集中式逆变器和集散式逆变器。其中，组串式逆变器主要是多路光伏组串MPPT跟踪后并网逆变为交流电；集散式逆变器亦采用多路MPPT跟踪，并采用BOOST升压 DC/DC电路外置在带MPPT功能的汇流箱内的双级拓扑结构；集中式主要是由多路光伏组串并联直流电汇后逆变为交流电，其逆变电路结构为无BOOST升压单级式拓扑结构。

集中式逆变器具有拓扑结构简单，可靠性高的特点，主要应用于大中型商业、工业屋顶分布式和大型地面(水面)等场景的大型光伏电站。根据DC/AC的逆变原理，光伏逆变器的直流输入电压要保持在高于交流输出的电压峰值，即直流输入电压须大于交流输出有效电压的1.414倍。因此，组串式逆变器具有BOOST 升压，可提升逆变单元母线电压高于光伏组串的输出电压，而无BOOST升压DC/DC 电路的单极拓扑结构的集中式逆变器。因此，在同样光伏组件阵列上，采用组串式逆变器要比采用集中式逆变器具有更高的额定输出电压(交流输出有效值更高)。同时，集中式逆变器在配置时MPPT范围最低电压要求大于1.414倍逆变器交流输出电压。有鉴于此，若是采用相同线径时，在光伏逆变器交流输出端与升压变低压绕组方面，在组串式逆变器电压提升到原来的1.33倍情况下，电流能降低到原来的75％，根据发热损耗公式则损耗是原来的56.25％，则组串式逆变器比集中式具有更低的设备损耗与线路损耗。此外，相较于集中式逆变器，组串式逆变器MPPT电压范围更宽，组件配置更为灵活，日出后启动更早、日落前关机更晚，系统发电时间长。

另外，在光伏发电系统中，在经过光伏逆变器转化为AC交流电后，还需要通过升压变压器把交流电升压成10kv/20kv/35kv的中压并入电网，或者再二次升压到110kv及以上并入高压并网。电力系统中交流电网会由于负荷扰动或线路故障因素产生过电压现象，因此光伏逆变器需要具备承受过电压现象的能力，即高电压穿越的能力。高电压穿越是指当电力系统事故或扰动引起光伏逆变器交流出口侧电压升高时，在一定的电压跌落范围和时间间隔内，光伏逆变器能保证不脱网连续运行，并发出动态无功，支持电网恢复，而在高电压期间发生：若逆变器输出有功跌落，会造成电力系统无功过剩，电压会进一步上升，高压直流输电在有功和无功耦合的设备作用下，效应会更加严重，所以高电压穿越期间应保持光伏逆变器输出有功不变。因此，高电压穿越的能力要求光伏逆变器能运行在更稳定的状态下。