[发明专利]一种基于直流母线分布式MPPT光伏发电系统

说明书

技术领域

本发明主要涉及到光伏发电技术领域，特指一种基于直流母线分布式MPPT光伏发电系统。

背景技术

随着能源危机的不断加剧，气候、环境问题的日益严重，新能源的开发和利用迫在眉睫。光伏发电是太阳能利用的有效方式，具有安全可靠、无噪声、无污染、可自由索取等优点，这些优点都是其他发电方式所不可比拟的。光伏并网发电系统是指由太阳能电池组件将太阳光转换为直流电能，再通过逆变器将直流电转换为电能质量满足电网需求的交流电，最后通过升压变压器或直接与电网连接。由于目前光伏电池的价格较高，转换效率较低，导致发电成本较高，限制了光伏发电的推广应用。

光伏发电主要是利用半导体的“光生伏打”效应把光能转换为电能，由于现有电力系统多采用交流传输，而光伏发电产生的是直流电，因此必须把光伏发电产生的直流电通过变流器转换为交流电。现有的输电侧并网光伏电站受光伏电池组件耐压能力(最高耐压1000V)限制，系统直流电压等级多在1kV以下，并网逆变装置的输出电压为270V或315V，通过升压变压器后与10kV交流母线相连，再通过升压变压器与35kV及以上输电网相连。也就是说，由于太阳能的分散性和光伏电池组件的耐压能力限制等，导致大型光伏电站具有占地面积广、直流系统电压等级低(最大开路电压在1000V以下，长期工作电压在500V～600V左右)，而大型光伏电站多采用集中并网的方式(多采用1MW为一个光伏发电单元)，这样就导致现有大型光伏电站具有直流损耗大的缺点；受光伏发电系统直流电压影响，现有光伏并网逆变器的交流输出电压多为270V和315V，这样线路损耗相对较大，系统效率较低。

为了最大限度地提高太阳能利用率、降低光伏发电成本，需要提高光伏发电系统效率，通过采用直流电源提升并网逆变器的输入输出电压，可显著提升系统效率，同时直流电源可取代目前传统光伏发电系统中的汇流箱和配电柜，而且具备MPPT(Maximum Power Point Tracking“最大功率点跟踪”)，以便在外界环境和负载发生变化时，太阳能电池板始终能输出与环境条件相对应的最大功率。目前，为实现多路MPPT功能，采用30KW功率等级以下的组串式逆变器搭建光伏电站，由于大型光伏电站的装机容量多在10MW以上，因此同一光伏电站需要使用数百甚至上千台组串式光伏并网逆变器并联，增加了电力调度的难度，而且光伏并网逆变器为电力电子装置，会对电网产生一定的谐波干扰，多台逆变器并联会加剧谐波污染的危害程度，增加了谐波治理成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低廉、能够提高整体系统效率的基于直流母线分布式MPPT光伏发电系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于直流母线分布式MPPT光伏发电系统，它包括依次相连的光伏电池阵列、直流汇流升压单元、并网逆变单元和交流升压单元，所述光伏电池阵列由一个以上的电池阵列构成，所述直流汇流升压单元由一个以上的直流电源组成，所述智能直流电源用于将光伏电池阵列送来的多变的光伏电池电压提升为稳定的高电压；所述并网逆变单元包括一台逆变器，用来稳定直流汇流升压单元的输出电压并负责整个系统启停工作逻辑；所述交流升压单元包括一台变压器。

作为本发明的进一步改进：所述直流电源包括多个单元模块及通讯单元、控制单元，所有的单元模块均与控制单元和通讯单元相连，每个单元模块均包括输入汇集单元、数据采集单元、升压单元、电弧隔离单元及防PID单元，所述输入汇集单元与光伏组件相连，所述数据采集单元用来采集电压和电流状态信号，所述升压单元用来进行交错斩波并工作于MPPT模式，所述电弧隔离单元用来接收控制单元下达的指令进行断开与闭合；所述防PID单元用来接收控制单元下达的指令以形成适当的直流电压加于电池板负极和地之间。

作为本发明的进一步改进：所述输入汇集单元包括两个以上与光伏组件相连的输入路，每个输入路均串联有熔断器。

作为本发明的进一步改进：所述电弧隔离单元包括一个直流断路器。

作为本发明的进一步改进：所述防PID单元由一个DC/DC或AC/DC单元组成，所述防PID单元由一防PID电源提供能量。

作为本发明的进一步改进：所述升压单元包括一个输入电容、两个带反向二极管的IGBT模块、两个电感、两个主回路二极管、一个输出电容和两个旁路二极管。