双极型光伏发电系统技术方案

双极型光伏发电系统，包括两个光伏发电单元，每个光伏发电单元由光伏组件、汇流设备和逆变器组成，两个单元的逆变器交流输出通过变压器副边绕组等效并联，直流输入顺向串联，串联节点作为中性点，两个单元汇流设备的直流输出顺向串联，串联节点作为另一个中性点，两个单元的光伏组件各自接入相应的汇流设备，并通过汇流设备的中性点构成顺向串联关系，双极型光伏发电系统的直流端电压为两个单元光伏组件电压之和，每个光伏发电单元只承受本单元的对地电压，实现了不增加系统设备耐压的前提下，节省直流电缆投资的目的。双极型光伏发电系统有三种接线方式，分别为双极两端中性点接地方式、双极一端中性点接地方式和双极金属中线方式。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光伏发电系统
，具体涉及双极型光伏发电系统拓扑。
技术介绍
图1为当前主流集中式光伏发电系统接线示意图，一定数量的光伏组件通过串、并联后接入汇流设备；每个汇流设备引出正、负极母线，通过直流电缆对应接入逆变器的正、负极；两台逆变器的交流输出接变压器副边，然后通过变压器升压接入电网。两台逆变器除通过变压器绕组耦合外，并无其它电气或控制上的必然制约关系，可以看作是相互独立的并联单元。该技术方案存在如下特点：汇流设备至逆变器的直流电缆根数为汇流设备数量的2倍。当前光伏发电系统直流电压相对较低，随着光伏发电单元功率的不断增长，直流电流相应增加，对直流电缆等效面积的要求也相应增加；为降低直流电缆的成本比例，高压光伏发电系统应运而生，由此又带来光伏组件、汇流设备和逆变器耐压等一系列工程问题需要解决。
技术实现思路
为了解决上述工程技术矛盾，本技术提出了双极型光伏发电系统的概念和电路拓扑，目的是在不增加光伏组件、汇流设备和逆变器耐压的前提下，降低系统直流电流、节省直流电缆投资。为实现上述目标，本技术采用以下技术方案：双极型光伏发电系统，包括两个光伏发电单元，每个光伏发电单元均由光伏组件、汇流设备和逆变器组成；两个单元的逆变器交流输出通过变压器副边绕组等效并联，直流输入顺向串联，串联节点作为中性点；两个单元汇流设备的直流输出顺向串联，串联节点作为另一个中性点；两个单元的光伏组件各自接入相应的汇流设备，并通过汇流设备的中性点构成顺向串联关系，由此双极型光伏发电系统的直流端电压为两个单元光伏组件电压之和，每个光伏发电单元只承受本单元的对地电压。根据工程实际情况，双极型光伏发电系统有三种接线方式可采用，分别为双极两端中性点接地方式、双极一端中性点接地方式和双极金属中线方式。双极两端中性点接地方式利用正负两极导线连接汇流设备与逆变器，构成直流回路，汇流设备与逆变器两端中性点均接地，接地极所形成的大地回路可作为光伏发电系统的备用导线；双极一端中性点接地方式利用正负两极导线连接汇流设备与逆变器，构成直流回路，选择汇流设备或者逆变器的中性点一端接地；双极金属中线方式除利用正负两极导线连接汇流设备与逆变器外，再用金属导线连接汇流设备与逆变器两端的中性点，连接两端中性点的导线称为中性线，中性线一端接地。本技术和现有技术相比，具有特点：1)采用正负双极性接线方式，在不不增加光伏组件耐压、逆变器元件耐压的前提下，提高了双极型光伏发电系统的直流端电压，从而可沿用当前耐压水平的光伏组件、汇流设备和逆变器；2)在逆变器电压与电流容量相同的情况下，双极型光伏发电系统中汇流设备至逆变器之间的直流电缆用量降低，其中双极两端中性点接地方式、双极一端中性点接地方式节省1/2，双极金属中线方式节省1/4—1/2。附图说明图1为当前主流集中式光伏发电系统接线示意图。图2-1为双极型光伏发电系统的双极两端中性点接地方式，图2-2双极型光伏发电系统的双极一端中性点接地方式，图2-3为双极型光伏发电系统的双极金属中线方式。具体实施方式下面结合附图对本技术的原理和接线方式作更详细说明。如图2-1所示为双极型光伏发电系统的双极两端中性点接地方式，利用正负两极导线连接汇流设备与逆变器，构成直流回路，汇流设备与逆变器两端中性点均接地，接地极所形成的大地回路可作为光伏发电系统的备用导线，等效为两个独立运行的单极大地回路系统，正负两极在大地回路中的电流方向相反。两极可独立运行，当两极的电压和电流均相等时称为双极对称运行方式，不相等时称为电压或电流的不对称运行方式。当两极电流相等时，地电流为零，可消除地电流引起的电腐蚀等问题。如图2-2所示为双极型光伏发电系统的双极一端中性点接地方式，利用正负两极导线连接汇流设备与逆变器，构成直流回路，选择汇流设备或者逆变器的中性点一端接地，不能利用大地作为备用导线，没有单极运行的可能性，可以保证在运行中无地电流流过，从而可以避免由地电流引起的电腐蚀等问题。鉴于光伏组件作为系统的直流电源，分布范围较广，且必须汇流后接入逆变器，所以推荐选择汇流设备端中性点接地。图2-3所示为双极型光伏发电系统的双极金属中线方式，利用正负两极导线连接汇流设备与逆变器，利用金属导线连接汇流设备与逆变器两端的中性点，为了固定直流侧各种设备的对地电位，连接两端中性点的中性线一端接地，推荐选择汇流设备端中性点接地。这种方式在运行中无地电流流过，可以避免由于地电流产生的一些问题，又具有比较灵活可靠的运行特性。当考虑单极满负荷运行时，中性线最大载流量与正、负极导线相同，直流电缆用量节省1/4；当双极对称运行时，中性线电流为零，中性线的实际工程用量根据两极系统运行的最大容许电流不对称度确定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
双极型光伏发电系统，其特征在于：包括两个光伏发电单元，每个光伏发电单元均由光伏组件、汇流设备和逆变器组成，两个单元的逆变器交流输出通过变压器副边绕组等效并联，直流输入顺向串联，串联节点作为中性点，两个单元汇流设备的直流输出顺向串联，串联节点作为另一个中性点，两个单元的光伏组件各自接入相应的汇流设备，并通过汇流设备的中性点构成顺向串联关系，双极型光伏发电系统的直流端电压为两个单元光伏组件电压之和，每个光伏发电单元只承受本单元的对地电压。

【技术特征摘要】
1.双极型光伏发电系统，其特征在于：包括两个光伏发电单元，每个光伏发电单元均由光伏组件、汇流设备和逆变器组成，两个单元的逆变器交流输出通过变压器副边绕组等效并联，直流输入顺向串联，串联节点作为中性点，两个单元汇流设备的直流输出顺向串联，串联节点作为另一个中性点，两个单元的光伏组件各自接入相应的汇流设备，并通过汇流设备的中性点构成顺向串联关系，双极型光伏发电系统的直流端电压为两个单元光伏组件电压之和，每个光伏发电单元只承受本单元的对地电压。2.根据权利要求1所述的双极型光伏发电系统包括三种接线方式，分别为双极两端中性点接地方式、双极一端中性点接地方式和双极金...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宝峰，刘海涛，杨德宇，邓昆玲，张伟，
申请(专利权)人：内蒙古电力集团有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司，
类型：新型
国别省市：内蒙古;15