一种光伏并网发电系统及方法与流程

专利2025-12-29  6


本发明涉及光伏并网发电领域,尤其涉及一种光伏并网发电系统及方法。


背景技术:

1、光伏发电作为一种重要的清洁能源,近年来得到了快速的发展。但是光伏电池的出力会跟随光照强度和温度的变化而具有波动性和间歇性,因此大规模光伏发电系统的并网运行会对传统电网的稳定造成较大影响。在光伏发电系统中,光伏组件把太阳的光能转换为直流电,通过汇流箱、配电柜等实现电气连接功能,光伏逆变器把这种随机变化的直流电转换为与公用电网相同频率、相位的交流电,实现光伏并网发电。

2、在现有的光伏发电系统中,传统的汇流箱的作用只是对若干个光伏组件输出的直流电进行汇总处理,忽略了环境因素对直流电的影响,导致光伏发电的电流损耗,进而导致光伏并网发电稳定性不高的问题。


技术实现思路

1、本发明解决了因环境因素对光伏直流电的影响而导致光伏发电的电流损耗,实现了减少了光伏发电的电流损耗,进而提高光伏并网发电的稳定性。

2、为了解决上述技术问题,本发明一实施例提供了一种光伏并网发电系统,包括:光伏阵列、光伏汇流箱、光伏直流柜和光伏逆变器;所述光伏阵列由若干光伏pv组串组成;所述光伏汇流箱,包括:控制模块、电流均衡器和mppt模块;

3、所述光伏阵列与光伏汇流箱连接;所述光伏直流柜与所述光伏汇流箱连接;所述光伏直流柜与所述光伏逆变器;

4、所述光伏阵列内的光伏pv组串将光能转换电能,输出光伏直流电至所述光伏汇流箱;

5、所述光伏汇流箱,用于通过控制模块控制电流均衡器对各光伏pv组串所传输的光伏直流电进行均衡电流分配,并将均衡电流分配后的光伏直流电汇总至mppt模块,继而通过所述mppt模块输出光伏阵列最大功率时的汇流直流电至光伏直流柜;

6、所述光伏直流柜,用于将光伏汇流箱输出的汇流直流电进行处理,输出处理后的光伏直流电;

7、所述光伏逆变器用于将光伏直流柜输出的处理后的光伏直流电进行逆变处理,得到光伏交流电,并将光伏交流电输入到并网点进行并网处理。

8、进一步的,每一光伏pv组串由若干个光伏电池板组成,其中,每一光伏电池板的光伏直流电输出公式如下:

9、

10、式中,ish′表示光伏电池板修正后的短路电流;uoc′表示光伏电池板修正后的开路电压;im′表示光伏电池板修正后的最大功率点电流;um′表示光伏电池板修正后的最大功率点电压;u表示光伏电池板输出的光伏电压,i表示光伏电池板输出的光伏直流电。

11、进一步的,通过以下公式计算光伏电池板修正后的短路电流、光伏电池板修正后的开路电压、光伏电池板修正后的最大功率点电流和光伏电池板修正后的最大功率点电压;

12、

13、式中,tref和sref分别表示为标准条件下的环境温度和光照强度;t和s分别表示实际情况下的环境温度和光照强度;a、b、c为光伏补偿系数;ish表示光伏电池板未修正的短路电流,uoc表示光伏电池板未修正的开路电压,im表示光伏电池板未修正的最大功率点电流,um表示光伏电池板未修正的最大功率点电压。

14、进一步的,所述通过控制模块控制电流均衡器对各光伏pv组串所传输的光伏直流电进行均衡电流分配,包括:

15、所述控制模块采用恰均衡控制策略控制电流均衡器对各光伏pv组串所传输的光伏直流电进行均衡电流分配;其中,所述控制模块包括pi控制器和pwm控制器;所述恰均衡控制策略的控制方程为:

16、

17、式中,ig为均衡电流分配后的光伏直流电;vg为汇流箱汇流电压;kp和tis分别表示pi控制器比例和积分控制系数;iref表示参考电流;iei表示均衡电流;n表示电流均衡器原、副线圈匝数比;l代表电流均衡器电感;c代表电流均衡器电容;s拉布拉斯算子;r代表电流均衡器电阻。

18、在上述系统项实施例的基础上,本发明对应提供了方法项实施例;

19、本发明一实施例提供了一种光伏并网发电方法,适用于光伏并网发电系统,包括:

20、通过光伏阵列内的光伏pv组串将光能转换电能,输出光伏直流电;

21、通过光伏汇流箱的控制模块控制电流均衡器对光伏直流电进行均衡电流分配,并将均衡电流分配后的光伏直流电汇总至光伏汇流箱的mppt模块,继而通过所述光伏汇流箱的mppt模块输出光伏阵列最大功率时的汇流直流电;

22、通过光伏直流柜对汇流直流电进行处理,输出处理后的光伏直流电:

23、通过光伏逆变器对处理后的光伏直流电进行逆变处理,得到光伏交流电,并将光伏交流电输入到并网点进行并网处理。

24、进一步的,每一光伏pv组串由若干个光伏电池板组成,其中,每一光伏电池板的光伏直流电输出公式如下:

25、

26、式中,ish′表示光伏电池板修正后的短路电流;uoc′表示光伏电池板修正后的开路电压;im′表示光伏电池板修正后的最大功率点电流;um′表示光伏电池板修正后的最大功率点电压;u表示光伏电池板输出的光伏电压,i表示光伏电池板输出的光伏直流电。

27、进一步的,获取实际情况下的光照强度和环境温度,并通过以下公式计算光伏电池板修正后的短路电流、光伏电池板修正后的开路电压、光伏电池板修正后的最大功率点电流和光伏电池板修正后的最大功率点电压;

28、

29、式中,tref和sref分别表示为标准条件下的环境温度和光照强度;t和s分别表示实际情况下的环境温度和光照强度;a、b、c为光伏补偿系数;ish表示光伏电池板未修正的短路电流,uoc表示光伏电池板未修正的开路电压,im表示光伏电池板未修正的最大功率点电流,um表示光伏电池板未修正的最大功率点电压。

30、进一步的,所述通过光伏汇流箱中的控制模块控制电流均衡器对光伏直流电进行均衡电流分配,包括:

31、所述控制模块采用恰均衡控制策略控制电流均衡器对各光伏pv组串所传输的光伏直流电进行均衡电流分配;其中,所述控制模块包括pi控制器和pwm控制器;所述恰均衡控制策略的控制方程为:

32、

33、式中,ig为均衡电流分配后的光伏直流电;vg为汇流箱汇流电压;kp和tis分别表示pi控制器比例和积分控制系数;iref表示参考电流;iei表示均衡电流;n表示电流均衡器原、副线圈匝数比;l代表电流均衡器电感;c代表电流均衡器电容;s拉布拉斯算子;r代表电流均衡器电阻。

34、相比于现有技术,本发明实施例具有如下有益效果:

35、本发明首先通过光伏汇流箱的控制模块控制电流均衡器对各光伏pv组串所传输的光伏直流电进行均衡电流分配,并均衡电流分配后的光伏直流电汇总至mppt模块,进而通过mppt模块输出光伏pv组串最大功率时的汇流直流电,即通过对各光伏pv组串所传输的光伏直流电分配均衡电流,弥补因环境因素对光伏直流电的影响而导致光伏发电的电流损耗,减少了光伏发电的电流损耗,提高光伏并网发电稳定性。


技术特征:

1.一种光伏并网发电系统,其特征在于,包括:光伏阵列、光伏汇流箱、光伏直流柜和光伏逆变器;所述光伏阵列由若干光伏pv组串组成;所述光伏汇流箱,包括:控制模块、电流均衡器和mppt模块;

2.根据权利要求1所述的一种光伏并网发电系统,其特征在于,每一光伏pv组串由若干个光伏电池板组成,其中,每一光伏电池板的光伏直流电输出公式如下:

3.根据权利要求2所述的一种光伏并网发电系统,其特征在于,通过以下公式计算光伏电池板修正后的短路电流、光伏电池板修正后的开路电压、光伏电池板修正后的最大功率点电流和光伏电池板修正后的最大功率点电压;

4.根据权利要求1所述的一种光伏并网发电系统,其特征在于,所述通过控制模块控制电流均衡器对各光伏pv组串所传输的光伏直流电进行均衡电流分配,包括:

5.一种光伏并网发电方法,适用于光伏并网发电系统,其特征在于,包括:

6.根据权利要求5所述的一种光伏并网发电方法,其特征在于,每一光伏pv组串由若干个光伏电池板组成,其中,每一光伏电池板的光伏直流电输出公式如下:

7.根据权利要求6所述的一种光伏并网发电方法,其特征在于,包括:

8.根据权利要求5所述的一种光伏并网发电方法,其特征在于,所述通过光伏汇流箱中的控制模块控制电流均衡器对光伏直流电进行均衡电流分配,包括:


技术总结
本发明公开了一种光伏并网发电系统及方法,该系统包括光伏阵列、光伏汇流箱、光伏直流柜和光伏逆变器;所述光伏阵列将光能转化电能输出光伏直流电,依次经过所述光伏汇流箱、所述光伏直流柜和所述光伏逆变器后与电网并网;通过光伏汇流箱中控制模块控制光伏汇流箱中电流均衡器对光伏阵列中各光伏PV组串输出的光伏直流电进行均衡电流分配,并将均衡电流分配后的光伏直流电汇总至光伏汇流箱中MPPT模块,通过MPPT模块输出光伏阵列最大功率时的汇流直流电,解决环境因素对光伏直流电的影响而导致光伏发电的电流损耗,减少了光伏发电的电流损耗,进而提高光伏并网发电的稳定性。

技术研发人员:黄缙华,宋旭东,曾瑞江,李志勇,黄曙,陆基颖,何锐金
受保护的技术使用者:广东电网有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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