一种模块集成化光伏电站输电系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种模块集成化光伏电站输电系统和方法，数个光伏组件串输出的低压直流电接入一个汇流箱进行汇流，数个汇流箱输出的经汇流之后的低压直流电接入一个箱式逆变压器，箱式逆变压器将低压直流电进行变频升压转换为中压工频电力并输出，数个箱式逆变压器分别将输出的中压工频电力接入一个集成变电站；集成变电站通过中压配电设备将中压工频电力输入电网。本发明专利技术简化了光伏发电输电所涉及的环节，减少了设计采购工作量，缩短了工期，降低了工作造价，提高了系统效率；能够减少变压器的环境污染；便于箱式变压器与逆变器的集成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光伏电站输电技术和电力电子
，具体涉及一种模块集成化光伏发电输电系统和方法。
技术介绍
根据我国“十三五”能源规划，光伏发电要在2020年实现用户侧平价上网，除了要提高光伏组件、逆变器等关键设备自身的效率外，从系统集成的角度提升系统效率和降低工程投资是非常必要的。常规的光伏电站光伏发电单元的逆变器和箱式升压变压器分离布置，逆变器和变压器间的连接的大电流电缆距离偏长，损耗大；接入的变电站房建工程量大、分离的户外设备多，不利于施工。因此，常规的光伏发电输电方法涉及的环节多、设计采购工作量大、工期长、系统效率低。目前光伏发电系统在用的输电方法实施方案原理如图1所示，包括光伏组件串、一级直流汇流电缆、汇流箱、二级直流汇流电缆、光伏逆变器、中压交流电缆、集成变电站、高压交流电缆和电网。二级直流汇流电缆接入光伏逆变器，光伏逆变器通过低压交流电缆和工频变压器相连，工频变压器通过中压交流电缆和集成变电站相连。光伏产生的直流电经过汇流箱汇流后通过光伏逆变器由直流电变成工频交流电，工频交流电经过工频变压器升压后再送入集中变电站。由于光伏逆变器的输出为工频交流电，因此工频变压器体积大，成本也高，并且光伏逆变器、低压交流电缆和工频变压器也不具备无功补偿功能。光伏电站箱式升压变压器采用的传统工频电力变压器体积大、重量重，变压器绝缘油对环境存在威胁，空载损耗高，负载投切或大范围变化时负荷侧电压随负荷波动大；无论是电源侧还是负荷侧发生故障，另一侧都将受到影响；电源侧电压发生跌落、闪变、不平衡和含有谐波时都将直接影响到负荷侧，而负荷侧的谐波电流也会通过变压器的直接耦合进入电源侧；铁芯饱和时所产生的谐波电流将对电网造成谐波污染。而太阳能资源的随机性要求光伏电站中箱式升压变压器的空载损耗尽可能低；随着光伏电站单机容量的不断增大，与之配套的箱式升压变压器体积将变得越来越大、重量也将变得越来越重、基础也将相应增大，既增加了成本，又加大了风险。
技术实现思路
：为了克服上述
技术介绍
的缺陷，本专利技术提供一种模块集成化光伏电站输电系统和方法，减少了设计采购工作量，缩短了工期，降低了工作造价，提高了系统效率。为了解决上述技术问题本专利技术的所采用的技术方案为：一种模块集成化光伏电站输电系统，包括连接于电网的集成变电站，和用于输出低压直流电力的光伏组件串，数个光伏组件串的连接于一个汇流箱，数个汇流箱连接于一个箱式逆变压器，数个箱式逆变压器连接一个集成变电站；箱式逆变压器包括依次连接的方波调制器、中高频变压器、中高频整流器和逆变器，方波调制器与汇流箱连接，逆变器与集成变电站连接。较佳地，光伏组件串通过一级直流汇流电缆与汇流箱连接，汇流箱通过二级直流汇流电缆与箱式逆变压器连接，箱式逆变压器经第一中压交流电缆连接集成变电站，集成变电站经高压交流电缆连接电网。较佳地，方波调制器经低压交流电缆连接中高频变压器，中高频变压器经第二中压交流电缆连接中高频整流器，中高频整流器经中压直流电缆连接逆变器。较佳地，集成变电站包括中高压配电设备，以及连接于中高压配电设备的二次设备。较佳地，集成变电站还包括依次连接于中压配电设备的无功补偿设备、主变压器和高压配电设备，中压配电设备与箱式逆变压器连接，高压配电设备与电网连接；二次设备分别与中压配电设备、无功补偿设备、主变压器和高压配电设备连接。较佳地，二次设备包括测控屏、通信屏、电源屏和保护屏。本专利技术还提供一种利用上述的系统进行的模块集成化光伏电站输电方法：数个光伏组件串输出的低压直流电接入一个汇流箱进行汇流，数个汇流箱输出的经汇流之后的低压直流电接入一个箱式逆变压器，箱式逆变压器将低压直流电进行变频升压转换为中压工频电力并输出，数个箱式逆变压器分别将输出的中压工频电力接入一个集成变电站；集成变电站通过中压配电设备将中压工频电力输入电网。较佳地，箱式逆变压器通过将低压直流电进行变频升压转换为中压工频电力并输出的具体方法为：方波调制器将光伏组件串输出的低压直流电调制成低压中高频电力并输出；中高频变压器将低压中高频电力变换为中压高频电力并输出；中高频整流器将中压高频电力变换为中压直流电力并输出；逆变器将中压直流电力变换为工频电力并输出。较佳地，集成变电站通过无功补偿设备、主变压器对中高压配电设备输出的中高压工频电力进行无功补偿和升压，并经由高压配电设备变化为高压工频电力输入电网。较佳地，通过二次设备对中压配电设备、无功补偿设备、主变压器和高压配电设备进行保护和监测。本专利技术的有益效果在于：与常规光伏电站输电方法相比，本专利技术所述输电方法涉及环节少，减少了设计、采购、施工各过程工作量，既降低了工程总造价，又提高了系统效率。箱式逆变压器形式上集成了常规光伏电站中分离的逆变器和变压器，减少了永久征地面积及逆变器和变压器之间连接的大电流电缆，方便了施工和运输，既降低了基础和施工安装造价，又减少了传输损耗。箱式逆变压器既能有效抑制负荷侧的谐波电流通过变压单元的直接耦合进入电源侧，又能有效防止电源侧电压发生跌落、闪变、不平衡和含有谐波时直接影响到负荷侧。箱式逆变压器既能减少谐波污染，又能减少环境污染。箱式逆变压器中高频变压器体积小、重量轻，能减少基础的承载力。箱式逆变压器本身就是一个无功功率发生器，既可以发出感性无功功率，又可以吸收感性无功功率，接入站无需单独装设无功补偿装置。利用箱式逆变压器对接入电网的电压或电流幅值和相角的有效控制可以提高系统的稳定性。本专利技术采用形式和功能上均集成化的箱式逆变压器和集成变电站减少了电缆用量，减少设备或厂房基础的工作量等，从设计、生成、采购的整个过程来看，本专利技术降低了工程总造价，比现有分开布置的输电形式至少节省造价5％以上。附图说明图1为目前光伏发电在用的输电方法的具体实施方案原理图；图2为本专利技术实施例一模块集成化光伏发电输电系统连接结构示意图；图3为本专利技术实施例一箱式逆变压器结构示意图；图4为本专利技术实施例一模块集成化光伏发电输电系统总体结构示意图。图中：1-光伏组件串，2-一级直流汇流电缆，3-汇流箱，4-二级直流汇流电缆，5-箱式逆变压器，51-方波调制器，52-低压交流电缆，53-中高频变压器，54-第二中压交流电缆，55-中高频整流器，56-中压直流电缆，57-逆变器，6-第一中压交流电缆，7-集成变电站，8-高压交流电缆，9-电网。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明。实施例一一种模块集成化光伏电站输电系统，包括连接于电网9的集成变电站7，和用于输出低压直流电力的光伏组件串1，数个光伏组件串1连接于一个汇流箱3，数个汇流箱3连接于一个箱式逆变压器5，数个箱式逆变压器5连接一个集成变电站7；箱式逆变压器5包括依次连接的方波调制器51、中高频变压器53、中高频整流器55和逆变器57，方波调制器51与汇流箱3连接，逆变器57与集成变电站7连接。光伏组件串1通过一级直流汇流电缆2与汇流箱3连接，汇流箱3通过二级直流汇流电缆4与箱式逆变压器5连接，箱式逆变压器5经第一中压交流电缆6连接集成变电站7，集成变电站7经高压交流电缆8连接电网9。方波调制器51经低压交流电缆52连接中高频变压器53，中高频变压器53经第二中压交流电缆54连接中高频整流器55，中高频整流器55经中压直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块集成化光伏电站输电系统，包括连接于电网(9)的集成变电站(7)，和用于输出低压直流电力的光伏组件串(1)，其特征在于：数个所述光伏组件串(1)连接于一个汇流箱(3)，数个所述汇流箱(3)连接于一个箱式逆变压器(5)，数个所述箱式逆变压器(5)连接一个集成变电站(7)；所述箱式逆变压器(5)包括依次连接的方波调制器(51)、中高频变压器(53)、中高频整流器(55)和逆变器(57)，所述方波调制器(51)与所述汇流箱(3)连接，所述逆变器(57)与所述集成变电站(7)连接。

【技术特征摘要】
1.一种模块集成化光伏电站输电系统，包括连接于电网(9)的集成变电站(7)，和用于输出低压直流电力的光伏组件串(1)，其特征在于：数个所述光伏组件串(1)连接于一个汇流箱(3)，数个所述汇流箱(3)连接于一个箱式逆变压器(5)，数个所述箱式逆变压器(5)连接一个集成变电站(7)；所述箱式逆变压器(5)包括依次连接的方波调制器(51)、中高频变压器(53)、中高频整流器(55)和逆变器(57)，所述方波调制器(51)与所述汇流箱(3)连接，所述逆变器(57)与所述集成变电站(7)连接。2.根据权利要求1所述的一种模块集成化光伏电站输电系统，其特征在于：所述光伏组件串(1)通过一级直流汇流电缆(2)与所述汇流箱(3)连接，所述汇流箱(3)通过二级直流汇流电缆(4)与所述箱式逆变压器(5)连接，所述箱式逆变压器(5)经第一中压交流电缆(6)连接所述集成变电站(7)，所述集成变电站(7)经高压交流电缆(8)连接所述电网(9)。3.根据权利要求1或2所述的一种模块集成化光伏电站输电系统，其特征在于：所述方波调制器(51)经低压交流电缆(52)连接中所述中高频变压器(53)，所述中高频变压器(53)经第二中压交流电缆(54)连接中高频整流器(55)，所述中高频整流器(55)经中压直流电缆(56)连接所述逆变器(57)。4.根据权利要求3任一项所述的一种模块集成化光伏电站输电系统，其特征在于：所述集成变电站(7)包括中压配电设备，以及连接于所述中压配电设备的二次设备。5.根据权利要求4所述的一种模块集成化光伏电站输电系统，其特征在于：所述集成变电站(7)还包括依次连接于所述中压配电设备的无功补偿设备、主变压器和高压配电设备，所述中压配电设备与所述箱式逆变压器(5)连接，所述高压配电设备与所述电网...

【专利技术属性】
技术研发人员：程卫民，赵鑫，刘海波，苏毅，喻飞，张涛，何杰，朱宜飞，覃琳捷，敖昕，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42