一種直流升壓集中逆變光伏發電系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能光伏發電技術領域，具體說是一種直流升壓集中逆變光伏發電系統。
【背景技術】
[0002]能源是經濟、社會發展和改善人民生活的重要的物質，能源問題是一個國家發展的關鍵。隨著光伏發電規模的日益增大，光伏產能不再局限于作為補充能源，而是朝著可替代能源的方向邁進。然而，由于經濟發展和可再生資源布局的不均衡，我國的能源中心與負荷中心之間的距離跨度很大，作為能源中心的太陽能發電場主要集中在西北偏遠地區，而作為負荷中心的經濟發達地區則集中在東部沿海；同時，太陽能發電需要電網提供額外的調峰容量，但西北偏遠地區的調峰能力不足，導致太陽能發電面臨著規模化發展的外送消納問題。在這場“能源革命”的影響下，現行光伏發電的概念、光伏電站的結構、并網發電裝置以及相應的運行技術在應對超大規模可再生新能源的消納方面越來越力不從心。
[0003]而目前，現有的太陽能光伏發電系統，是先將低壓直流電通過逆變器逆變為低壓交流電，然后再通過變壓器升壓。此太陽能光伏發電系統的光伏組件到變壓器之間都采用低壓傳輸路線，導致低壓傳輸路線過長，線路損耗過大；而且每組光伏組件對應一個逆變器、一個變壓器，多個光伏組件即需要多個逆變器和多個變壓器，其構造復雜、投資大、利用率過低;并且現有的太陽能光伏發電系統中多個匯流箱至變壓器的線路采取一般的串聯方式，即匯流箱與匯流箱在變壓器之外兩兩串聯，當系統發生故障時，需檢修整個系統線路部件，不易于操作。
【發明內容】
[0004]針對上述問題，本發明提供一種構造簡單、投資小、利用率高、線路損耗少、成本低、容易檢修、保護功能強的直流升壓集中逆變光伏發電系統。
[0005]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:包括控制單元、多個直流升壓發電單元和一個集中式逆變器，每個直流升壓發電單元均包括一個直流升壓柜、DC-DC裝置和多個直流輸入支路，每個直流輸入支路的正負輸入端分別連接至該支路的光伏組件的正負輸出端，多個直流輸入支路的正負輸出端并聯接入直流升壓柜的輸入端，所述直流升壓柜在柜內將多個直流輸入支路并聯匯流成的多路正極和負極串聯，并以一回路從直流升壓柜的輸出端輸出至一個DC-DC裝置的輸入端，分別與各個直流升壓發電單元的DC-DC裝置的輸出端連接的各直流電纜并聯后接入集中式逆變器的直流側，所述集中式逆變器的交流側接入公共中高壓交流電網；每個直流輸入支路上設有檢測單元和最大功率跟蹤單元，所述控制單元根據檢測單元檢測的每一支路電壓和電流控制每一支路的光伏組件以最大功率輸出。所述發明一個系統采用多條可并列同步運行的直流升壓發電單元，可以同時對太陽能光伏組件的低壓直流電變流變壓，滿足公共中高壓交流電網單位時間內需求量大的要求，而且采用先將多個低壓直流電升壓成中高壓直流電、然后再采用集中式逆變器將中高壓直流電逆變成電網所需要的中高壓交流電的方法，同時使直流升壓柜與逆變器之間采用中高壓直流電輸送，解決了現有技術中直流升壓柜與逆變器間采用低壓交流電輸送會導致的線路損耗的問題，降低了電纜成本;并且直流電纜相比交流電纜具有更好的載波穩定性，可降低二次系統的安裝要求和投入；同時，所述發明的多個直流輸入支路集中連接一個直流升壓柜，解決了現有技術中每個直流輸入支路連接一個直流升壓柜導致的升壓柜過多、成本過大的問題;進一步的，本發明的直流匯流箱與直流升壓柜的連接不同于現有技術的一般串聯，本發明多個直流匯流箱的輸出端先是以并聯方式接入了直流升壓柜的輸入端，然后在直流升壓柜內，直流升壓柜的輸入端和輸出端之間再將各直流匯流箱的輸出端線路進行串聯，這種連接方式在各直流升壓發電單元發生故障時，能一一檢測各并聯線路，看具體是哪一條線路出現了問題，解決了一旦線路出現問題則需要整個系統每個部件都必須逐一進行排查的問題，縮小了檢修范圍，提高了效率，也更好的起到了防止短路和保護的作用;再者，所述發明每個直流升壓發電單元中多個中高壓直流電集中連接一個DC-DC裝置，集中由一個DC-DC裝置穩壓，解決了現有技術中每個匯流箱連接一個DC-DC裝置而導致的DC-DC裝置過多、效率低下的問題，也解決了中西部電流電壓遠距離運輸不穩定的問題，且從整體上來說，所述發明簡化各部件，集中式管理，容易控制。
[0006]作為優選，所述檢測單元包括測量所述光伏組件直流電電流大小的電流檢測單元、檢測所述光伏組件直流電電壓大小的電壓檢測單元和與所述電流檢測單元和電壓檢測單元相連接的用于將電流大小數據和電壓大小數據轉換成數字信號的模數轉換單元;所述控制單元根據數字信號確定所述光伏組件直流電的電流大小和電壓大小。
[0007]作為優選，所述最大功率跟蹤單元包括升壓電路，所述控制單元根據確定的所述光伏組件直流電的電流大小和電壓大小對該直流輸入支路的升壓電路進行控制，直到該升壓電路的輸出電壓達到該直流輸入支路的光伏組件的最大輸出功率所對應的電壓。
[0008]作為優選，所述檢測單元還包括顯示單元、向所述控制單元輸入控制命令的輸入單元和用于當所述光伏組件直流電超出預設范圍時和/或其他組件出現故障時發出報警信息的報警單元，所述顯示單元用于顯示檢測的電流大小數據、電壓大小數據和/或組件的工作狀態;輸入單元可以方便用戶將控制信息輸入到匯流單元中，實現對智能光伏匯流箱的控制；報警單元可以將故障信息和異常信息通過顯示單元顯示或者通過報警聲音發出報警，此外控制單元可對輸入單元和報警單元的開啟或關閉進行控制。
[0009]作為優選，每一直流升壓發電單元中，每一直流輸入支路包括不少于兩個的光伏組件相互串聯而成的光伏組串和與光伏組串并聯的直流匯流箱，所述直流匯流箱的輸出端并聯接入直流升壓柜的輸入端。所述發明的光伏組件由多個串聯而成，使光伏組件接收太陽能后可以形成更多的光伏能量，用來升壓發電；直流匯流箱和直流升壓柜輸入端之間的并聯，有利于電路的保護和檢修。
[0010]作為優選，每一直流升壓發電單元中，所述多個直流匯流箱依次排列，所述直流匯流箱的輸出端分為正極輸出端和負極輸出端，直流升壓柜內與直流升壓柜輸入端連接的第一個直流匯流箱的正極輸出端和與直流升壓柜輸入端連接的最后一個直流匯流箱的負極輸出端，以一回路與直流升壓柜的輸出端相連，其余各個相鄰直流匯流箱的輸出端的正負極相互連接。如此設置，使多個中高壓直流電形成一個回路輸出，從而給連接一個DC-DC裝置創造了連接條件。
[0011]作為優選，每一直流升壓發電單元中，所述直流升壓柜包括多個低壓直流斷路器和銅排，多個直流匯流箱內的低壓直流電經直流升壓柜升壓、低壓直流斷路器限流后經銅排輸送至DC-DC裝置。所述低壓直流斷路器的設置能起到保護、限流、隔離的作用，當流入直流升壓柜內的低壓直流電發生電流過大時、線路短路等故障時，直流斷路器可迅速分斷其故障電流，保護了整個直流升壓集中逆變光伏發電系統;銅排的設置相對于一般電纜線來說，導電性能高，能更快、更安全的在系統中起到輸送電流和連接電氣設備的作用;且所述低壓直流斷路器設置在直流升壓柜內，可防止人員觸碰和自然環境的損耗。
[0012]作為優選，每一直流升壓發電單元中，所述直流升壓柜還包括輸入端與銅排相連、輸出端與DC-DC裝置相連的一個直流斷路器。在所述系統設置了低壓直流斷路器的前提下，電流流經直流升壓柜后系統還設置了一個直流斷路器，起到雙重保護作用，防止中高壓直流線路發生短路等故障。
[0013]作為優選，所述DC-DC裝置通過直流電纜與集中式逆變器的直流側相連。直流電纜相比交流電纜具有更好的載波穩定性，可降低二次系統的安裝要求和投入。
[0014]作為優選，所述直流升壓集中逆變光伏發電系統還