一種應用于光伏電站的智能柔性開關裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電力系統中，新能源發電領域，具體講涉及一種應用于光伏電站的智能柔性開關裝置。
【背景技術】
[0002]隨著全球新能源裝機容量的不斷攀高，尤其是國內光伏發電裝機容量的高速增長，目前中國已成為全球光伏發電裝機容量全球第一的位置，預計2015年底光伏發電裝機容量可達到49GW。但從目前已投入運營的，還是即將投入運營的集中式光伏電站還是分布式光伏電站來看，都存在一個通用性的問題，即光伏發電系統具有明顯的時效性，白天發電、晚上停運。且無論白天還是晚上，光伏發電電站系統不和并網母線系統脫離，會造成當光伏電站不發電時，因電站內接入大量的升壓變自身的銅損、鐵損，造成光伏發電電站不發電時耗電巨大，運營成本較高的問題。之前的電站因國家政策支持及補貼的力度較大，這些運營成本，基本構不成太大壓力，但隨著電站自身光伏組件的衰減、設備發電效率的降低，這些自身耗電的成本，愈發凸顯。還有因一些電站投資方，或者運營方并不清楚電站自身耗電問題，或者沒有預估到自身耗電的嚴重性，在設計之初未關注到該問題，隨著電站的運行，這些問題逐一顯現出來。根據相關調研計算，光伏電站自身耗電的損失已經占到光伏電站自身運營成本的70%以上。剛開始因受政策補貼的時間限制，并沒有引起投資人或者電站運營方的注意，甚至以上運營成本，在國家大力的扶持下，并沒有顯現。隨著國家對新能源發電的補貼逐步的降低，光伏電站的投入與產出比的下滑，光伏電站收益時效性壓力增大，光伏電站自身的運營成本越來越受到關注，因此解決光伏電站自身在不發電時的損耗尤為迫切，是減低光伏電站運維成本的有效策略。同時，根據電站自身發電特性，又特別所研制的裝置必須具有高度可靠、解決效果明顯、性價比高、安裝便捷、維護方便、自身壽命長等特點。尤其是進入十二五后，我國光伏電站建設速度加快，國內光伏裝機規模正在不斷迅速擴大，但對成本的要求，投入與產出比的需求愈發強烈。另一方面，隨著國家對光伏發電的補貼，大幅度降低大，市場競爭進一步加劇，光伏發電自身成本的壓力更加突出；在這些新形勢下，對光伏電站自身節能提出了更高要求。一種應用于光伏電站的智能型節能系統，對促進光伏電站自身運行成本的降低、保障光伏電站收益最大化及安全穩定優質經濟運行具有重要意義。
[0003]現今由于光伏間歇性可再生新能源發電的超常規發展，大規模新能源發電并網對電力系統安全調度的影響已經顯現，給電網運行調度帶來了一系列新的挑戰，尤其是光伏發電的大規模接入所帶來的不發電時自身損耗巨大，增加了電網負荷，增加了電網調度的難度。因此解決光伏發電電站在晚上或者陰雨天不發電時自身損耗的問題，需要一種有效的技術手段解決這個問題。在未來，光伏電站用智能型節能系統及其方法是解決光伏電站運維節能，降低電網負荷的關鍵措施之一，研制應用于光伏電站的智能型節能系統將為保障大規模新能源發電接入電網發揮著重要作用。符合國家對建設節能型社會的趨勢，也符合未來國家對光伏發電電站建設符合真正意義上新能源發電的要求。
[0004]解決光伏發電電站自身損耗問題，若采用常規的在并網點位置增裝機械式高壓開關，需要人工每天定點手動投入或投出，工作量大、效率低、安全性差，經濟性不高。而且對電網的沖擊較大，具有極大的故障風險。因此采用機械式手動開關，顯然不符合電站實際運維要求。
[0005]采用在并網點增裝機械式高壓開關和控制裝置，可以解決光伏電站遠方控制電站不發電時與并網電網系統脫離，但該方法不能解決在光伏發電系統投入電網系統時，對大電網的巨大沖擊，甚至因光伏電站投入時，造成電網系統遠端的變電站保護系統動作，跳閘。影響電網供電系統的穩定性，性質極其惡劣，影響較大，對電站的運營帶來較大的影響，因此該方式不是最佳方法，也不符合未來技術發展趨勢。
【發明內容】
[0006]針對現有技術和新能源自身現狀存在的問題，本發明提供一種應用于光伏電站的智能柔性開關裝置。本發明具有極強的創新性。具有工作穩定可靠、自身損耗低，無散熱裝置、壽命長、動態響應速度快等優點。可實現新能源發電的低成本運維、高可靠性并網。使得光電電站的系統運行穩定、可靠、智能化程度高，可以實現了真正意義上的無人值守操作的效果。
[0007]本發明的目的是采用下述技術方案實現的:
一種應用于光伏電站的智能柔性開關裝置，用于光伏發電電站系統中，包括:
包括機械開關和電力電子開關，用于控制光伏電站發電系統是否接入電網或者和電網脫離；
機械開關采用具有開通或關斷自滅弧功能的高壓接觸器，包括機械觸點(K1)和控制線圈；
電力電子開關采用晶閘管組，由反并聯高壓晶體管對多級串并聯連接組成。
[0008]高壓晶體管組的觸發信號為一組互補的脈沖信號。
[0009]根據光伏電站并網電壓等級及所述裝置安裝位置的不同，晶閘管組所含的串并聯高壓晶體管對個數不同。
[0010]晶閘管組所含的反并聯高壓晶體管對串聯N個，然后并聯Μ組，Μ、Ν為自然數。
[0011]若裝置應用于光伏發電電站并網點電壓等級為10KV電網系統中時，只需要10~12對反并聯晶體管對串聯連接即可；若裝置應用于光伏發電電站并網點電壓等級為35KV電網系統中時，需要22~24對反并聯晶體管對串聯連接即可。
[0012]若裝置安裝在光伏電站有多個并網點光伏并網逆變系統中時，無需并聯；若裝置安裝在只有一個并網點的光伏發電電站中時，可以通過并聯晶閘管，此時并聯組數Μ大于等于2ο
[0013]當光伏電站滿足并網發電條件時，節能系統根據電網電壓的相位，控制電力電子開關開通時刻，柔性控制并網電壓的切入。
[0014]當光伏電站完成正常接入大電網的切換后，電力電子開關退出，機械式開關閉合，能量主要從機械開關流過。
[0015]所述的用于光伏電站的智能型開關安裝在光伏發電電站系統總并網母線和電網電壓之間，適用光伏發電站系統有且只有一個總并網點系統，并網點母線電壓為三相交流lOkV母線或者35kV母線電網系統。
[0016]所述的用于光伏電站的智能型開關串聯安裝在每個光伏發電逆變系統和電網系統之間，適用光伏發電站系統有多個并網點的系統，并網點母線電壓為三相交流10kV母線或者35kV母線電網系統。
[0017]與現有技術比，本發明的有益效果為:
本發明開關單元主要由電力電子開關和機械開關組成，其中電力電子開關為兩組反并聯連接的晶閘管組成、機械開關采用高性能長壽的高壓接觸器，該開關受控于控制單元。具有工作穩定可靠、自身損耗低，無散熱裝置、壽命長、動態響應速度快等優點。所示開關應用于光伏發電站并網接入口升壓變的高壓側或者上一級變壓器的低壓側，根據電站狀態自行決策或者接受遠方調度中心指令，控制光伏電站發電系統是否接入電網或者和電網脫離，從而有效降低電站不發電時，電站內大容量變壓器、大容量逆變器自身的損耗，為電站運營方帶來巨大的節能收益。
【附圖說明】
[0018]圖1為智能柔性開關裝置示意圖。
[0019]圖2為智能柔性開關裝置安裝于光伏發電站總并網點系統示意圖。
[0020]圖3為智能柔性開關裝置開關安裝于光伏發電站多個并網點的系統示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0022]如圖1所示，一種應用于光伏電站的智能柔性開關裝置31包括機械開關和電力電子開關，機械開關米