一種光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，包括：并網(wǎng)裝置和光伏陣列；其中，該并網(wǎng)裝置與該光伏陣列通過串聯(lián)方式進(jìn)行連接，并且并網(wǎng)裝置與光伏陣列連接到直流母線的兩端之間；并網(wǎng)裝置的輸出電壓可調(diào)，直流母線的兩端包括以下之一：直流母線的正極和負(fù)極、直流母線的正極和地、直流母線的負(fù)極和地，并網(wǎng)裝置的容量較小，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中通過DC/DC變換器進(jìn)行最大功率跟蹤，DC/DC變換器的容量較大，體積大、造價(jià)較高的問題，保證了MPPT的良好性能，提高了光伏電池板使用效率。
【專利說明】
一種光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，具體涉及一種光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)預(yù)測(cè)，太陽能光伏發(fā)電在21世紀(jì)會(huì)占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。預(yù)計(jì)到2030年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30%以上，而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中的占比也將達(dá)到10%以上；到2040年，可再生能源將占總能耗的50%以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上;到21世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到80%以上，太陽能發(fā)電將占到60%以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位。
[0003]可見在傳統(tǒng)的石化能源日益短缺的情況下太陽能在未來的能源系統(tǒng)中所起到的作用越來越受到關(guān)注，但目前光伏電池轉(zhuǎn)換效率的偏低是太陽能大規(guī)模推廣應(yīng)用的瓶頸。光伏陣列輸出特性具有非線性特征，并且其輸出電壓、電流受太陽光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度和負(fù)載情況影響。在一定的太陽光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度下，光伏陣列可以工作在不同的輸出電壓，但是只有在某一輸出電壓值時(shí)，光伏陣列的輸出功率才能達(dá)到最大值，這時(shí)光伏陣列的工作點(diǎn)就達(dá)到了輸出功率電壓曲線的最高點(diǎn)，稱之為最大功率點(diǎn)(Maximum PowerPoint，簡(jiǎn)稱為MPP)。因此，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，要提高系統(tǒng)的整體效率，一個(gè)重要的途徑就是實(shí)時(shí)調(diào)整光伏陣列的工作點(diǎn)，使之始終工作在最大功率點(diǎn)附近，這一過程就稱之為最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking，簡(jiǎn)稱為MPPT)。如圖1示出了光伏陣列的輸出功率隨光伏陣列的輸出電壓的變化。
[0004]目前在現(xiàn)有技術(shù)中都是通過DC/DC變換器進(jìn)行最大功率跟蹤，但是DC/DC變換器的容量較大，體積大并且造價(jià)較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中通過DC/DC變換器進(jìn)行最大功率跟蹤，DC/DC變換器的容量較大，體積大并且造價(jià)較高的問題。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，包括:并網(wǎng)裝置和光伏陣列;其中，所述并網(wǎng)裝置與所述光伏陣列通過串聯(lián)方式進(jìn)行連接，并且所述并網(wǎng)裝置與所述光伏陣列連接到直流母線的兩端之間；所述并網(wǎng)裝置的輸出電壓可調(diào);所述直流母線的兩端包括以下之一:所述直流母線的正極和負(fù)極、所述直流母線的正極和地、所述直流母線的負(fù)極和地。
[0007]可選地，所述并網(wǎng)裝置包括換流器。
[0008]可選地，所述并網(wǎng)裝置包括:DC/AC換流器、變壓器和整流橋;其中，所述DC/AC換流器的直流側(cè)的第一端連接至所述光伏陣列，所述DC/AC換流器的直流側(cè)的第二端連接至所述直流母線，所述DC/AC換流器的交流側(cè)連接至所述變壓器的第一端，所述變壓器的第二端連接至所述整流橋的第一端，所述整流橋的第二端連接至所述直流母線的兩端。
[0009]可選地，所述并網(wǎng)裝置包括:DC/AC換流器、變壓器、AC/DC換流器和低壓直流接口 ；其中，所述DC/AC換流器的直流側(cè)的第一端連接至所述光伏陣列，所述DC/AC換流器的直流側(cè)的第二端連接至所述直流母線，所述DC/AC換流器的交流側(cè)連接至所述變壓器的第一端，所述變壓器的第二端連接至所述AC/DC換流器的交流側(cè)，所述AC/DC換流器的直流側(cè)的第一端連接至所述低壓直流接口的正極，所述AC/DC換流器的直流側(cè)的第二端連接至所述低壓直流接口的負(fù)極。
[0010]可選地，所述并網(wǎng)裝置包括:DC/AC換流器、變壓器和交流接口；其中，所述DC/AC換流器的直流側(cè)的第一端連接至所述光伏陣列，所述DC/AC換流器的直流側(cè)的第二端連接至所述直流母線，所述DC/AC換流器的交流側(cè)連接至所述變壓器的第一端，所述變壓器的第二端連接至所述交流接口。
[0011]通過本發(fā)明，采用一種光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，包括:并網(wǎng)裝置和光伏陣列;其中，該并網(wǎng)裝置與該光伏陣列通過串聯(lián)方式進(jìn)行連接，并且并網(wǎng)裝置與光伏陣列連接到直流母線的兩端之間；并網(wǎng)裝置的輸出電壓可調(diào)，直流母線的兩端包括以下之一:直流母線的正極和負(fù)極、直流母線的正極和地、直流母線的負(fù)極和地。由于并網(wǎng)裝置和光伏陣列串聯(lián)連接之后連接至直流母線的兩端之間，因此并網(wǎng)裝置的輸出電壓和光伏陣列的輸出電壓之和為直流母線的電壓，同時(shí)，由于直流母線的電壓固定不變，從而可以通過調(diào)節(jié)并網(wǎng)裝置的電壓實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)光伏陣列的電壓的目的，進(jìn)而使得光伏陣列的輸出功率達(dá)到最大值。另外，并網(wǎng)裝置的容量較小，解決了現(xiàn)有技術(shù)中通過DC/DC變換器進(jìn)行最大功率跟蹤，DC/DC變換器的容量較大，體積大并且造價(jià)較高的問題，保證了 MPPT的良好性能，提高了光伏電池板使用效率。
【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本發(fā)明【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1是光伏陣列的輸出功率隨光伏陣列的輸出電壓變化的示意圖；
[0014]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的一個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的另一個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的再一個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的再一個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0020]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，還可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是無線連接，也可以是有線連接。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0021]此外，下面所描述的本發(fā)明不同實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。
[0022]在本實(shí)施例中提供了一種光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的一個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，包括:光伏陣列11和并網(wǎng)裝置12，光伏陣列11和并網(wǎng)裝置12通過串聯(lián)方式進(jìn)行連接，并且并網(wǎng)裝置12與光伏陣列11連接到直流母線的兩端之間，直流母線的兩端包括以下之一:直流母線的正極和負(fù)極、直流母線的正極和地、直流母線的負(fù)極和地，例如，將并網(wǎng)裝置12的一端連接至光伏陣列11，并網(wǎng)裝置12的另一端連接至直流母線的正極，光伏陣列11的一端連接至并網(wǎng)裝置12，光伏陣列11的另一端連接至直流母線的負(fù)極;或者，將并網(wǎng)裝置12的一端連接至光伏陣列11，并網(wǎng)裝置12的另一端連接至直流母線的負(fù)極，光伏陣列11的一端連接至并網(wǎng)裝置12，光伏陣列11的另一端連接至直流母線的正極。并網(wǎng)裝置12的輸出電壓可調(diào)。該直流母線可以是高壓直流母線。
[0023]由于并網(wǎng)裝置12和光伏陣列11串聯(lián)連接之后連接至直流母線的正極與負(fù)極之間，因此并網(wǎng)裝置12的輸出電壓和光伏陣列11的輸出電壓之和為直流母線的電壓，同時(shí)，由于直流母線的電壓固定不變，從而可以通過調(diào)節(jié)并網(wǎng)裝置12的電壓實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)光伏陣列11的電壓的目的，進(jìn)而使得光伏陣列11的輸出功率達(dá)到最大值。另外，并網(wǎng)裝置12的容量較小，解決了現(xiàn)有技術(shù)中通過DC/DC變換器進(jìn)行最大功率跟蹤，DC/DC變換器的容量較大，體積大并且造價(jià)較高的問題，保證了 MPPT的良好性能，提高了光伏電池板使用效率。
[0024]為了對(duì)電壓進(jìn)行交流或者直流的變換以及對(duì)電壓值進(jìn)行調(diào)整，在一個(gè)可選實(shí)施例中，并網(wǎng)裝置12包括換流器和變壓器。即，通過換流器可以將直流電轉(zhuǎn)換為交流電或者將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，通過變壓器可以進(jìn)行升壓或者降壓。通常光伏陣列11產(chǎn)生的是直流電，直流母線傳輸?shù)囊彩侵绷麟姡虼嗽诓⒕W(wǎng)裝置12的輸出為交流電的情況下，可以通過換流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，通過變壓器可以增大或者減小并網(wǎng)裝置12的輸出電壓，從而進(jìn)一步調(diào)整光伏陣列11的輸出電壓。在另一個(gè)可選實(shí)施例中，并網(wǎng)裝置12僅可以包括換流器，在這種情況下，換流器輸出了合理的電壓值，不需要由變壓器對(duì)電壓進(jìn)行升高或者降低。
[0025]上述并網(wǎng)裝置12的主要作用在于對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)整，其實(shí)現(xiàn)方式可以包括很多種，下面對(duì)此進(jìn)行舉例說明。
[0026]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的另一個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，并網(wǎng)裝置包括:DC/AC換流器、變壓器和整流橋;其中，DC/AC換流器的直流側(cè)的第一端連接至光伏陣列11，DC/AC換流器的直流側(cè)的第二端連接直流母線，DC/AC換流器的交流側(cè)連接至變壓器的第一端，變壓器的第二端連接至整流橋的第一端，整流橋的第二端連接至直流母線的兩端，例如，整流橋的第二端連接至直流母線的正極和負(fù)極，或者整流橋的第二端連接至直流母線的正極和地，又或者整流橋的第二端連接至直流母線的負(fù)極和地。DC/AC換流器將直流側(cè)電壓轉(zhuǎn)換成交流，再經(jīng)變壓器耦合變壓后與整流橋連接，整流橋與高壓直流相連，將功率輸送到高壓直流。通過DC/AC換流器的控制，實(shí)現(xiàn)光伏陣列側(cè)直流電壓的可控，從而進(jìn)行最大功率跟蹤。采用二極管整流橋可降低設(shè)備造價(jià)。
[0027]圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的再一個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，并網(wǎng)裝置包括:DC/AC換流器、變壓器、AC/DC換流器和低壓直流接口；其中，DC/AC換流器的直流側(cè)的第一端連接至光伏陣列11，DC/AC換流器的直流側(cè)的第二端連接至直流母線，DC/AC換流器的交流側(cè)連接至變壓器的第一端，變壓器的第二端連接至AC/DC換流器的交流側(cè)，AC/DC換流器的直流側(cè)的第一端連接至低壓直流接口的正極，AC/DC換流器的直流側(cè)的第二端連接至低壓直流接口的負(fù)極。DC/AC換流器將直流電壓變換成交流后與變壓器原邊連接，變壓器實(shí)現(xiàn)高低壓的隔離和電壓變換作用。通過DC/AC換流器和AC/DC換流器的控制，實(shí)現(xiàn)光伏陣列側(cè)直流電壓的可控，從而進(jìn)行最大功率跟蹤。
[0028]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的再一個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，并網(wǎng)裝置包括:DC/AC換流器、變壓器和交流接口；其中，DC/AC換流器的直流側(cè)的第一端連接至光伏陣列11，DC/AC換流器的直流側(cè)的第二端連接至直流母線，DC/AC換流器的交流側(cè)連接至變壓器的第一端，變壓器的第二端連接至交流接口。DC/AC換流器將直流電壓變換成交流后與變壓器原邊連接，變壓器實(shí)現(xiàn)高低壓的隔離和電壓變換作用，變壓器副邊直接與低壓交流連接。通過DC/AC換流器的控制，實(shí)現(xiàn)光伏陣列側(cè)直流電壓的可控，從而進(jìn)行最大功率跟蹤。
[0029]綜上所述，通過本發(fā)明提供的一種光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，利用小容量的并網(wǎng)裝置與光伏陣列串聯(lián)來調(diào)節(jié)MPPT，解決了現(xiàn)有技術(shù)中通過DC/DC變換器進(jìn)行最大功率跟蹤，DC/DC變換器的容量較大，體積大并且造價(jià)較高的問題，保證了 MPPT的良好性能，提高了光伏電池板使用效率。
[0030]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 并網(wǎng)裝置和光伏陣列；其中，所述并網(wǎng)裝置與所述光伏陣列通過串聯(lián)方式進(jìn)行連接，并且所述并網(wǎng)裝置與所述光伏陣列連接到直流母線的兩端之間;所述并網(wǎng)裝置的輸出電壓可調(diào)； 所述直流母線的兩端包括以下之一:所述直流母線的正極和負(fù)極、所述直流母線的正極和地、所述直流母線的負(fù)極和地。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述并網(wǎng)裝置包括換流器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述并網(wǎng)裝置包括: DC/AC換流器、變壓器和整流橋;其中，所述DC/AC換流器的直流側(cè)的第一端連接至所述光伏陣列，所述DC/AC換流器的直流側(cè)的第二端連接至所述直流母線，所述DC/AC換流器的交流側(cè)連接至所述變壓器的第一端，所述變壓器的第二端連接至所述整流橋的第一端，所述整流橋的第二端連接至所述直流母線的兩端。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述并網(wǎng)裝置包括: DC/AC換流器、變壓器、AC/DC換流器和低壓直流接口 ；其中，所述DC/AC換流器的直流側(cè)的第一端連接至所述光伏陣列，所述DC/AC換流器的直流側(cè)的第二端連接至所述直流母線，所述DC/AC換流器的交流側(cè)連接至所述變壓器的第一端，所述變壓器的第二端連接至所述AC/DC換流器的交流側(cè)，所述AC/DC換流器的直流側(cè)的第一端連接至所述低壓直流接口的正極，所述AC/DC換流器的直流側(cè)的第二端連接至所述低壓直流接口的負(fù)極。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述并網(wǎng)裝置包括: DC/AC換流器、變壓器和交流接口；其中，所述DC/AC換流器的直流側(cè)的第一端連接至所述光伏陣列，所述DC/AC換流器的直流側(cè)的第二端連接至所述直流母線，所述DC/AC換流器的交流側(cè)連接至所述變壓器的第一端，所述變壓器的第二端連接至所述交流接口。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK106058926SQ201610487581
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月28日
【發(fā)明人】鄧占鋒, 陸振綱, 宋潔瑩, 趙國(guó)亮, 尉志勇, 蔡林海, 王志凱, 葛菁
【申請(qǐng)人】全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司