[发明专利]基于直流局域网的分布式发电系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及分布式发电技术。本发明是一种新颖的分布式发电系统，应用于小型风力发电与光伏发电（太阳能电池）的发电，尤其适合于由小型风力发电与光伏发电阵列组成的大中型并网发电系统。

背景技术

新能源发电有离网与并网两种利用方式，并网发电是新能源大规模利用的有效途径，离网发电则能体现新能源分散发电的优势。根据自然资源禀赋的特点，新能源并网发电本身往往采取分布式并网形式，由多台发电装置共同组网也是规模化离网发电的一种趋势。

对于并网发电，微型逆变器是当前能够实现小型新能源并网发电的实用途径，在许多地区还是充分利用自然资源的重要手段，而由小型风力发电与光伏发电阵列组成的大型并网发电系统，更是一种适应性非常强的新能源开发方式。

另一方面，由于新能源并网对于并网逆变器的要求非常严格，其中微型并网逆变器的控制并不会比中、大型并网逆变器简单多少。因此，微型并网逆变器在可靠性、高性能与成本约束等方面明显不如大型并网逆变器。目前由微型并网逆变器来组成大中型并网发电系统，无论从运行可靠性、系统成本，还是从安装成本、维护性来说，都还存在很多问题。

通过将多个中小型新能源发电装置发出的电能汇集到DC局域网，然后通过大中型并网逆变器向市电送电，能简化分布式并网发电的系统结构，同时在离网情况下也能相对容易地想负载提供交流电源；DC局域网本身就能向直流负载提供电力，从而提高用电效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，如何克服现有技术中由小型新能源发电装置组成大中型并网发电系统必须使用微型逆变器的技术与经济瓶颈问题，从而提供一种既能充分利用小微新能源发电群资源，又能避免使用微型逆变器的大中型并网发电系统技术。

为解决此技术问题，本发明提出的解决方案是：

提供一种基于直流局域网的分布式发电系统，包括分离布置的多台发电装置；该系统还包括DC局域网，是包括正负电缆的直流母线；所述发电装置是直流发电装置或交流发电装置中的至少一种，并通过一一对应的协调器并联接入DC局域网；

对于直流发电装置，所述协调器由DC/DC变流单元构成，通过控制其输入与输出之间的电压升降或输入电流达到控制输入功率的目的；对于交流发电装置，所述协调器由整流单元与DC/DC变流单元组成，整流单元的DC端接DC/DC变流单元的输入，整流单元的AC端和DC/DC变流单元的输出分别为协调器的输入与输出。

本发明中，所述DC局域网通过逆变器接至交流电网或交流负载；或者，所述DC局域网直接与直流负载相接。

本发明中，还包括至少一台储能装置；所述储能装置是直流储能装置或交流储能装置中的至少一种；对于直流储能装置，所述DC局域网通过一一对应的协调器与储能装置相接，所述协调器为双向DC/DC变流单元，协调器的输入和输出分别接直流储能装置和DC局域网；对于交流储能装置，所述DC局域网通过一一对应的协调器与储能装置相接，所述协调器为双向AC/DC变流单元，协调器的输入和输出分别接交流储能装置和DC局域网。

本发明中，所述DC/DC变流单元由LLC电路构成。

本发明中，所述直流发电装置是光伏发电装置、燃料电池或直流发电机；所述交流发电装置是风力发电机。

本发明进一步提供了一种基于前述系统的分布式发电控制方法，是利用协调器将多个直流发电装置或交流发电装置的电能汇集到DC局域网，形成直流供电；或者进一步通过逆变器实现交流供电或并网供电。

系统并网发电时，每台协调器的输入电流按照对应的发电装置实现其最大功率点来控制，而逆变器通过控制向电网输出功率来稳定DC局域网的电压；

系统离网发电时，每台协调器的输入电流按照对应的发电装置实现其最大功率点来控制，一旦DC局域网的电压达到其上限时，则通过限制协调器的输入功率来稳定DC局域网的电压；如DC局域网通过逆变器接至交流负载，则通过控制逆变器输出稳定的交流电压。

本发明的有益效果：

本发明显著改进了由多台微型新能源发电装置组成系统的技术经济性能：

（1）将分布式并网发电装置的功能分解为多台协调器与单台（或少数几台）并网逆变器，简化并网结构、提高可靠性；

（2）系统采用模块化结构，方便生产与维护，易于改变系统并网规模；

（3）应用协调器应对众多微小新能源电源，显著降低发电系统成本；

（4）系统结构适应性强，便于构成风电、光伏的单独或是混合的发电系统；