一种单向分布式并网光伏发电系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种单向分布式并网光伏发电系统及其控制方法，该系统包括依次连接的光伏电池组件和逆变器，逆变器的输出端接入家庭电网，家庭电网连接有用电设备及光伏发电控制装置，家庭电网还连接至公共电网，逆变器将光伏电池组件产生的直流电转换为交流电，并将转换得到的交流电并入家庭电网，为用电设备以及光伏发电控制装置提供电能；公共电网通过家庭电网给用电设备提供电能；光伏发电控制装置用于调节控制逆变器输出交流电的流向。与现有技术相比，本发明专利技术能够高效可靠地实现光伏发电单向流通控制，防止光伏发出的交流电逆流至公共电网，同时最大限度充分利用光伏发出的电能、避免能源浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种单向分布式并网光伏发电系统及其控制方法
本专利技术涉及光伏发电
，尤其是涉及一种单向分布式并网光伏发电系统及其控制方法。
技术介绍
光伏发电系统主要分为并网光伏发电和离网光伏发电，其中，并网光伏发电系统主要由发电单元(光伏组件组成的方阵)、并网设备(并网逆变器)、升压设备及其他辅助设备组成，光伏电池组件利用光电效应将太阳能转变成电能，经逆变器逆变后，根据光伏电站接入电网技术规定、光伏电站容量确定光伏电站接入电网的电压等级，由变压器升压后接入公共电网。目前，对并网光伏发电系统的管理模式分为两种：a.分布式光伏电站，它的建设位置可以是工商业及房顶、农业大棚、荒山荒坡、滩涂、湖泊水面等距离用电单元较近的地方，生产出的电量可以是全额上网销售，采取“自发自用、余电上网”的运行模式；b.集中式地面光伏电站，这种电站一般建在绵延的山地、戈壁沙滩等耕地，装机容量比分布式光伏电站的容量大，生产的电能经过逆变升压后就近并入输电电网。此外，分布式光伏电站接入电网的模式主要分为“全额上网”“自发自用、余电上网”及“自发自用、禁电上网”3种。“自发自用、禁止余电上网”模式的项目大部分都是采用逆功率控制柜，其通过监测产权分界点功率的实际值，与设定的整定控制功率临界定值进行比较，从而调节逆变器的功率输出或切断分布式光伏发电系统，以实现防逆功率的自动控制及功率恢复功能。该装置的基本原理为：监测产权分界点的电压和电流，通过逻辑控制跳合闸出口实时投退新能源发电单元汇集线、并网出线，达到控制产权分界点的功率方向及提高新能源发电消纳水平的目的。<br>离网光伏发电系统主要由太阳能电池、太阳能充电器、储能设备、升压电路以及逆变电路组成。太阳能电池将太阳能转化为电能，是太阳能发电系统的核心；充电器将太阳能存入储能设备；储能设备用于存储太阳能电池转换的电能，并在缺少阳光的时段使用；升压电路将蓄电池的低电压抬高到逆变器输入端所需的高电压；逆变电路将直流电转换为交流电，供后级的交流负载使用。综上可知，离网式光伏发电系统成本高，仅在电网没有覆盖场地有绝对优势，使用有限。在进行离网式太阳能光伏发电系统设计应用时，要注意蓄电池的选择，它的性能及容量整体系统的效率有着直接影响。同时，在日常运行阶段，还应注意蓄电池的充放电方式，避免出现过充或者过放等影响蓄电池使用寿命的情况。为了避免影响用户的供电，还要设置备用电源，以应对一些突发情况，这就加重了布线任务。现有离网式发电受环境因素影响大，连续阴雨天气会导致蓄电池储能不足；用电负载的用电量较大，会导致蓄电池供不应求；光伏发电系统发生故障，难以发现，检修也有较大困难；为了更高效率的利用太阳能资源，确保离网光伏发电系统处于最佳工作状态，具有最大的输出功率，因此在系统设计应用时，要找到系统工作的最大功率点，而这需要大量的数据和计算。并网式光伏发电系统复杂，系统应用门槛高。技术难点主要在于并入公共电网需要获取入网许可证，并网逆变器需要工作于最大功率点附近；还要跟踪电网参数并与其一致，没有足够容量发电意义不大，原因如下：A、配电网运行特性发生改变，局部高比例分布式光伏发电接入，使电网下网潮流变轻，甚至出现倒送，严重时导致部分地区网供负荷特性发生变化；B、增加了继电保护的复杂性：大量分布式光伏发电接入，改变了配网潮流规律和网供负荷特性，配电网故障特征发生较大变化，致使继电保护整定计算及运行管理更加复杂；C、对电能质量产生影响：分布式光伏发电高比例接入地区，变流器等电力电子元件大规模接入电网，易导致谐波、电压闪变、三相不平衡等电能质量指标超标。而且现有的并网式防逆流光伏发电系统，其防逆流装置是通过通信方式调节，逆变器的功率输出只适用于单体装机容量在500kW以下的分布式光伏发电项目，逆功率控制柜与逆变器之间采用RS485通信，整个光伏发电系统对通信的依赖太高，通信中断后，逆功率控制柜就会直接切断光伏发电系统，造成光伏电力的浪费。这也不符合国家电网对继电保护和安全自动装置在可靠性、灵敏性、选择性、速动性这4个方面的基本要求。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种单向分布式并网光伏发电系统及其控制方法，以实现单向、高效、可靠并网发电的目的。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种单向分布式并网光伏发电系统，包括依次连接的光伏电池组件和逆变器，所述逆变器的输出端接入家庭电网，所述家庭电网连接有用电设备及光伏发电控制装置，所述家庭电网还连接至公共电网，所述逆变器将光伏电池组件产生的直流电转换为交流电，并将转换得到的交流电并入家庭电网，为用电设备以及光伏发电控制装置提供电能；所述公共电网通过家庭电网给用电设备提供电能；所述光伏发电控制装置用于调节控制逆变器输出交流电的流向。进一步地，所述光伏发电控制装置包括依次连接的测量单元、控制单元、调节单元和储能单元，所述测量单元用于检测公共电网的网侧电流方向，所述控制单元根据公共电网的网侧电流方向，通过调节单元相应调节逆变器输出交流电的流向，所述储能单元用于接收存储逆变器输出的交流电能。进一步地，所述测量单元安装于公共电网与家庭电网之间。进一步地，所述控制单元通过智能网关与云端连接，以将控制单元的相关数据传输至云端实现远程监控，同时接收来自云端对控制单元的控制参数设置。进一步地，所述测量单元具体为智能电表。进一步地，所述控制单元具体为PLC控制器。进一步地，所述储能单元具体为热水器，以对逆变器输出的交流电能进行热储能。进一步地，所述调节单元具体为功率调节器。一种单向分布式并网光伏发电系统控制方法，包括以下步骤：S1、测量单元实时监测公共电网的网侧电流方向，并将检测结果传输给控制单元；S2、控制单元接收测量单元输出的检测结果，并根据公共电网的网侧电流方向，结合调节单元相应调节控制逆变器输出交流电的流向，防止逆变器输出交流电流向公共电网，同时保证用电设备的正常供电。进一步地，所述步骤S2的具体过程为：若公共电网的网侧电流方向为正向，则表明用电设备用电量大于光伏发电量，此时控制单元控制调节单元输出功率降低、储能单元不接收逆变器输出的交流电能，逆变器输出交流电全部提供给用电设备；若公共电网的网侧电流方向为反向，则表明用电设备用电量小于光伏发电量，此时控制单元控制调节单元输出功率增加、储能单元接收逆变器输出的交流电能，逆变器输出交流电同时为用电设备以及储能单元供电。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：一、本专利技术通过将家庭电网与光伏发电控制装置连接，利用光伏发电装置中依次连接的测量单元、控制单元、调节单元和储能单元，能够可靠地调节控制逆变器输出交流电的流向，防止逆变器输出交流电流向公共电网，保证光伏发电的单向流通，在确保用电设备正常工作的情况下，使逆变器输出的多余交流电能够被可靠地存储转化，由此实现单向、高效、可靠并网发电的目的。二、本专利技术无需设置蓄电池组进行储能，不仅简化了系统结构布线，同时降低了系统构造成本。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单向分布式并网光伏发电系统，其特征在于，包括依次连接的光伏电池组件(1)和逆变器(2)，所述逆变器(2)的输出端接入家庭电网(3)，所述家庭电网(3)连接有用电设备(4)及光伏发电控制装置(5)，所述家庭电网(3)还连接至公共电网(6)，所述逆变器(2)将光伏电池组件(1)产生的直流电转换为交流电，并将转换得到的交流电并入家庭电网(3)，为用电设备(4)以及光伏发电控制装置(5)提供电能；/n所述公共电网(6)通过家庭电网(3)给用电设备(4)提供电能；/n所述光伏发电控制装置(5)用于调节控制逆变器(2)输出交流电的流向。/n

【技术特征摘要】
1.一种单向分布式并网光伏发电系统，其特征在于，包括依次连接的光伏电池组件(1)和逆变器(2)，所述逆变器(2)的输出端接入家庭电网(3)，所述家庭电网(3)连接有用电设备(4)及光伏发电控制装置(5)，所述家庭电网(3)还连接至公共电网(6)，所述逆变器(2)将光伏电池组件(1)产生的直流电转换为交流电，并将转换得到的交流电并入家庭电网(3)，为用电设备(4)以及光伏发电控制装置(5)提供电能；
所述公共电网(6)通过家庭电网(3)给用电设备(4)提供电能；
所述光伏发电控制装置(5)用于调节控制逆变器(2)输出交流电的流向。


2.根据权利要求1所述的一种单向分布式并网光伏发电系统，其特征在于，所述光伏发电控制装置(5)包括依次连接的测量单元(501)、控制单元(502)、调节单元(503)和储能单元(504)，所述测量单元(501)用于检测公共电网(6)的网侧电流方向，所述控制单元(502)根据公共电网(6)的网侧电流方向，通过调节单元(503)相应调节逆变器(2)输出交流电的流向，所述储能单元(504)用于接收存储逆变器(2)输出的交流电能。


3.根据权利要求2所述的一种单向分布式并网光伏发电系统，其特征在于，所述测量单元(501)安装于公共电网(6)与家庭电网(3)之间。


4.根据权利要求2所述的一种单向分布式并网光伏发电系统，其特征在于，所述控制单元(502)通过智能网关(7)与云端(8)连接，以将控制单元(502)的相关数据传输至云端(8)实现远程监控，同时接收来自云端(8)对控制单元(502)的控制参数设置。


5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵爱明，蒋施承，侯兆同，焦仕剑，龚圳玮，张帅，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海;31