[发明专利]用于光伏电站的控制系统

说明书

技术领域

这里所描述的主题涉及用于太阳能电站（诸如光伏（“PV”）电站）的控制系统。

背景技术

太阳能电站通常包括多个发电站，每个发电站可包括一个或更多个太阳能发电装置。在多个发电站产生的电功率通常被发送到期望位置或在一个或更多个位置被发送到电网。

用于光伏（“PV”）太阳能电站的发电站可包括具有连接到逆变器的多个PV太阳能面板的功率转换站。PV面板产生如直流（“DC”）电流的电功率。逆变器接收由PV太阳能面板产生的如DC电流的电流。由PV太阳能面板产生的DC电流可在被发送到逆变器之前被放大或被另外修改。然后，逆变器将DC电流转换为交流（“AC”）电流，并将AC电流发送到与发电系统中的其他发电站的公共连接点（通常被称为“交叉点”或“POI”）。

PV电站通常包括多个电站装置，诸如PV面板、电组合器盒、电逆变器、用于调节在太阳能发电中使用的PV面板、传感器和其他装置的跟踪器。PV电站的一个重要方面是如何控制和监测电站装置。用于发电系统的传统控制系统架构通常将控制功能和数据聚合功能嵌入到单个发电装置（诸如逆变器）中，或者通过在电站（诸如在由美国超导制造的D-VAR智能电网系统中）的其他电力电子设备的使用来提供该功能。传统控制系统架构监测从每个发电站提供的AC功率，但是通常不监测在被转换为AC功率之前的DC功率。

期望具有一种用于太阳能电站的控制系统，该控制系统从中央位置提供电站级控制功能（诸如对电站装置的控制）、数据获取功能以及各种元件和发电系统的设施之间的互连，该控制系统具有成本效益、相对简单的设计和可扩展性。还期望监测和调节由一批PV面板产生的DC功率在被转换为AC功率之前的量。

这里所描述的实施例包括具有对发电系统的各个方面的中央控制的用于PV电站的各种控制系统。

附图说明

图1是根据这里所描述的实施例的发电系统的框图；

图2是根据这里所描述的实施例的发电系统的发电站的框图；

图3是根据这里所描述的实施例的电站级控制系统的框图；

图4是可使用这里所描述的电站级控制系统提供电站级控制功能的一种方式的框图；

图5是根据这里所描述的实施例的监管控制系统的框图。

具体实施方式

在以下详细描述中，参照构成本发明的一部分且示出本发明的特定实施例的附图。充分详细地描述这些实施例以使本领域的普通技术人员能够实现并使用它们。还要理解的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可对本文中所公开的特定实施例进行结构、逻辑或程序的改变。

本公开描述了用于光伏（“PV”）发电系统的各种控制系统。所描述的控制系统提供用于以下功能的灵活平台，所述功能包括：对多个发电站的电站装置进行实时功率控制，用于电站运作和用于非时间关键控制能力的监管控制功能以及用于监视电站性能和用于支持运作和维护的数据获取功能。所描述的控制系统把电站级控制功能、监管控制功能和/或数据聚合功能分成它们自己的单独的物理和逻辑实体。

所描述的用于PV电站的控制系统的实施例包括其他元件之间的电站级控制系统和电站监管系统。所描述的实施例包括控制硬件和软件、数据获取硬件和软件、网络元件、用户接口、用于其他仪器（诸如传感器）或其他装置（诸如远程终端单元）的接口和对其他系统的接口。所描述的实施例还包括远程访问和访问安全功能。

图1示出PV电站100的框图。电站100包括至少一个变电所101、运作和维护站102以及一个或更多个发电站103。尽管在图1中仅示出了单个变电所101，但是应当理解的是，电站100可包括多个变电所101，每个变电所101具有多个相关联的发电站103。

电站100中的每个发电站103通常将包括（下面针对图2进一步描述的）多个电站装置。这样的电站装置可包括用于产生和传送电流的PV面板、用于将多个PV面板的输出互连的电组合器盒、用于将DC电信号转化为AC电信号的逆变器、用于控制PV面板的配置的跟踪器或其他安装机构、用于检测各种条件的传感器以及在太阳能的产生、运作和/或控制中使用的其他设备和组件。例如，在PV电站中，每个发电站103可包括从太阳辐射产生DC电流的多个PV面板、与安装的PV面板相关联的引导PV面板面向入射光的太阳跟踪器、用于组合从多个PV面板接收的DC电流的组合器盒以及用于将（例如，从一个或更多个组合器盒接收的）DC电流转换为进一步发送的AC电流的逆变器。