一种建筑光伏并网系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种建筑光伏并网系统，包括通过多接入点接入配电网的多个光伏建筑，其关键在于，包括储能站和功率可调节光伏电站；电能质量协调控制系统和多个电能质量调节装置，用于调节控制输入多个低压系统的电能质量；所述多个低压系统内均设置有配电网继电保护装置、反孤岛保护装置和计量测控装置，所述反孤岛保护装置和计量测控装置设置于所述多个光伏建筑的每个接入点。本实用新型专利技术的建筑光伏并网系统可减缓配电网区域内的短期功率波动，提高电网稳定性；降低谐波含量、电压波动程度，控制电能质量；利用配电网继电保护装置和反孤岛保护装置确保设备和人身安全，为不同系统配备计量测控装置以实现自动化、智能化的运行管理。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及建筑光伏系统，尤其涉及高密度、多接入点的建筑光伏系统与配电网的并网协调系统。
技术介绍
20世纪90年代以来，日本、欧洲、美国等发达地区在“光伏屋顶计划”的激励下，建筑光伏系统逐渐规模化推广应用，2009年底已出现多处建筑光伏系统高密度、多点接入局部配电网的区域，如荷兰海尔许霍瓦德SMW(3500户)太阳能社区、日本太田市2. 2MW(550户)光伏示范区、美国加州罗克林地区345kW(144户)示范区等。我国建筑光伏系统应用虽刚刚起步，但是发展十分迅速，2009年底建筑光伏系统累计装机容量达到73丽，占我国光伏累计装机容量(300MW)的24%。随着世界建筑光伏系统市场的迅猛增长，高密度、多接入点建筑光伏系统已成为必然发展趋势。然而，区域性高密度、多接入点建筑光伏系统并网及与配电网协调关键技术还存在问题，并网稳定性、电能质量、安全保护、能量管理等关键技术及核心设备还需完善。当配电网用户侧接入大量分布式光伏系统后，配电网结构从无源网络变为包含众多中小型光伏发电系统的有源网络，这给配电网控制与管理带来诸多挑战，主要表现在I)高密度光伏系统对配电网的电压稳定性存在影响，光伏系统与配电网不能有效协调运行；2)光伏并网逆变器在轻载状态下谐波畸变率较高，高密度光伏系统接入用户侧后，影响了配电网无功功率分布，并且会引起电压波动、三相不平衡等问题；3)光伏系统接入用户侧后，配电网从单电源辐射网变成双端、多端网络，改变了故障电流的方向、大小及持续时间，可能导致传统继电保护误动或拒动。光伏系统自身的保护配置也会对系统运行和继电保护产生影响；4)光伏系统给配电网引入了新的供电电源，对就近满足负荷需求、提高供电可靠性具有积极作用，但另一方面，光伏系统输出功率受随机性影响较大，达到较高水平时有可能给供电可靠性带来负面影响；5)光伏系统及储能站的接入位置与最大准入容量受光伏特性和电网运行约束的影响，目前光伏系统及储能站的位置与容量规划不合理。而目前用于区域性高密度、多接入点建筑光伏系统的稳定控制技术、电能质量调节技术、安全保护技术和能量管理与测控技术不能解决上述问题。在现有的稳定控制技术方面，双向变流器对蓄电池的充放电控制、双向变流器DC/DC与DC/AC单元的联合控制、双向变流器对电网稳定性控制不能有效地实现。在现有的电能质量调节技术方面，由于在光伏系统中，大量电力电子设备的应用、光照强度的变化以及随机负荷的大幅度波动，都会引起谐波以及电压变动等电能质量问题，如光伏逆变器谐波电流就具有典型的时变特点，逆变器向电网注入的最大谐波电流次数与出力大小有很大的关系，因此需要进行电能质量控制。目前国内外研制的电网无功补偿和谐波抑制装置包括STATCOM、独立注入式APF、注入式混合型有源电力滤波(HAPF)等。然而由于高密度光伏系统的特点，常规无功补偿和电能质量调节技术的适用性不佳；功率因数、谐波抑制、电压波动和三相不平衡的电能质量综合控制不理想；无功补偿和电能质量调节装置的布局及容量配比还存在问题。在现有的安全保护技术方面，由于高密度光伏系统接入配电网用户侧，将会给配电网继电保护和光伏系统反孤岛保护带来新的挑战。电网故障时，用户侧的光伏系统也将向短路点提供电流，然而由于光伏系统短路电流与正常工作电流相差不大，正常工作电流又在零到额定值之间宽幅变化，可能使配电网继电保护拒动或误动。目前，国内外配电网继电保护技术通过改进传统保护或引入广域保护而获得。然而，现有技术中还未公开适应分布式建筑光伏系统弱短路电流、短路电流宽范围变化特性的继电保护技术，及光伏并网逆变器保护与配电网保护协调配合的技术。当系统维护或故障引起光伏系统与电网断开时，如果光伏出力和负荷恰好处于平衡状态，则出现孤岛现象。非计划孤岛对检修人员和电气设备构成重大安全隐患，并且孤岛与电网的非同步现象也是恢复正常供电的障碍。目前国内外常见的孤岛检测方法主要有两类本地孤岛检测和远程孤岛检测。本地孤岛检测包括无源法(被动法)和有源法(主动法)，无源法不会影响电网正常运行，但检测盲区较大；有源法可减小或消除孤岛检测盲区，但同时引入扰动，对电能质量带来负面影响。在区域高密度、多接入点建筑光伏系统中，由于负荷多种多样、分布范围较广，加大了孤岛检测的难度。如何消除本地孤岛检测的盲区，如何实现整个区域的孤岛检测，为光伏系统孤岛检测及反孤岛保护提出了新的挑战。在现有的能量管理与测控技术方面，长期可靠的数据采集与监控是光伏电站监控系统一项重要任务，实现光伏系统运行状态的实时控制，这需要一系列计量测控装置。德国SMA 公司已开发出 Sunny Beam, Sunny WebBox, Sunny Data Control 和 OPC Server 等成套监控装置及软件，奥地利Fronius公司也已开发出数据采集产品。北京科诺伟业、合肥阳光等自主研制的逆变器也配备了监测模块，然而现有的监测模块的通信协议差别很大，一般只对逆变器进行监测，难以实现分散光伏系统的集中监控。光伏阵列发出的电能具有较强的随机性，需要采用一定的能量管理策略进行监控和管理，传统的电网能量管理系统(EMS)不能满足要求。目前，美国CERTS与德国S iemens分别针对其风/光/储微网示范平台开发了 EMS，但其功能较为单一，还缺乏成熟的产品和统一的标准。国内相关研究主要集中在理论与实验方面，所开发的系统主要用于监测与控制，缺乏高级应用的支撑。随着大量光伏电站并网运行，需要可实现含光伏等新能源的电网的经济运行，并保持与外部电网EMS系统兼容的EMS系统。综上所述，区域高密度、多接入点光伏系统是新型光伏应用形式，推广前景非常广阔，然而在并网运行的稳定性、电能质量、安全保护、能量管理及测控等方面尚存在许多不足。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种建筑光伏并网系统，能够解决建筑光伏系统与配电网并网的稳定性、电能质量控制、安全保护和能量管理的技术问题。本技术提供一种建筑光伏并网系统，包括通过多接入点接入配电网的多个光伏建筑，其关键在于，包括储能站和功率可调节光伏电站；电能质量协调控制系统和多个电能质量调节装置，用于调节控制输入多个低压系统的电能质量；所述多个低压系统内均设置有配电网继电保护装置、反孤岛保护装置和计量测控装置，所述反孤岛保护装置和计量测控装置设置于所述多个光伏建筑的每个接入点。较优地，所述电能质量协调控制系统用于控制所述储能站、功率可调节光伏电站和电能质量调节装置。较优地，所述储能站设置有双向变流器，所述双向变流器包括IGBT主电路、LCL滤波器和隔离变压器，所述IGBT主电路的一端连接储能电池，另一端依次连接所述LCL滤波器和隔离变压器后接入电网。较优地，所述功率可调节光伏电站包括智能充放电控制器，所述智能充放电控制器的两个控制端分别连接光伏阵列组和直流配电装置，所述直流配电装置的一端连接蓄电池组，另一端连接功率可调节并网逆变器；所述蓄电池组连接储能系统运行监测器，所述储能系统运行监测器与所述功率可调节并网逆变器均由控制中心控制。进一步较优地，所述智能充放电控制器与光伏阵列组之间设置有光伏防雷汇流柜，所述光伏防雷汇流柜与分别设置在所述光伏阵列组的各个光伏阵列中的光伏防雷汇流箱连接。较优地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建筑光伏并网系统，包括通过多接入点接入配电网的多个光伏建筑，其特征在于，包括：储能站和功率可调节光伏电站；电能质量协调控制系统和多个电能质量调节装置，用于调节控制输入多个低压系统的电能质量；所述多个低压系统内均设置有配电网继电保护装置、反孤岛保护装置和计量测控装置，所述反孤岛保护装置和计量测控装置设置于所述多个光伏建筑的每个接入点。

【技术特征摘要】
1.一种建筑光伏并网系统，包括通过多接入点接入配电网的多个光伏建筑，其特征在于，包括储能站和功率可调节光伏电站；电能质量协调控制系统和多个电能质量调节装置，用于调节控制输入多个低压系统的电能质量；所述多个低压系统内均设置有配电网继电保护装置、反孤岛保护装置和计量测控装置，所述反孤岛保护装置和计量测控装置设置于所述多个光伏建筑的每个接入点。2.根据权利要求1所述的建筑光伏并网系统，其特征在于所述电能质量协调控制系统用于控制所述储能站、功率可调节光伏电站和电能质量调节装置。3.根据权利要求1或2所述的建筑光伏并网系统，其特征在于所述储能站设置有双向变流器，所述双向变流器包括IGBT主电路、LCL滤波器和隔离变压器，所述IGBT主电路的一端连接储能电池，另一端依次连接所述LCL滤波器和隔离变压器后接入电网。4.根据权利要求1所述的建筑光伏并网系统，其特征在于所述功率可调节光伏电站包括智能充放电控制器，所述智能充放电控制器的两个控制端分别连接光伏阵列组和直流配电装置，所述直流配电装置的一端连接蓄电池组，另一端连接功率可调节并网逆变器；所述蓄电池组连接储能系统运行监测器，所述储能系统运行监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜利，刘莉敏，王志民，
申请(专利权)人：北京科诺伟业科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：