[实用新型]串联式光伏方阵

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能光伏发电系统的光伏组串阵列。

背景技术

目前光伏电站在国家的政策激励下飞速发展，而光伏方阵是光伏发电系统的重要组成之一，而由光伏组串串并联组成的方阵容量大小直接影响系统的发电量。光伏组串是由若干块光伏组件串联组成，而组件是组串的最小单元，串联数量最多22块，其原因主要取决于组件承受的耐压。目前国内、外组件串联后的组串电压≤1000V功率最大≤7kWp。为提高发电功量，目前国内、外采两种方式：一是用大量光伏组串并联组成并联方阵增大输出电流，提高并联方阵功率输出，在经逆变器逆变交流输出，此方法也被称为集中式或并联式结构，如图4所示。二是如图5所示的组串型光伏发电系统，采用一种组串型逆变器，将多组组串直接输入组串型逆变器中，首先实现每个光伏组串的独立MPPT最大功率点跟踪，之后在并联逆变交流输出，此类型功率较小。为进一步增加功率再由多台组串型逆变器通过交流汇流柜并联。两种类型其实质都是组串之间的并联，电压低≤1000V、电流大、电缆设备损耗大、汇流设备多、电缆数量多而且逆变器为电流型拓扑结构功率损耗大等问题。而集中式或并联式则要求组串性能参数相近，又无法实现组串独立最大功率点(MPPT)自动跟踪使功率损失。对分布式屋顶电站面积所限，为满足各组串电压相等安装组串时必须考虑取舍，造成有限的面积浪费。

再有，受光伏组串的并联结构所限，使每串光伏组串并联输出电压依据并网电压等级而提高，才能满足逆变器的输入启动电压基本条件，如在380v交流电网系统中，光伏组串输出直流电压＞400v×才能满足启动逆变器基本工作条件，启动电压高所获得电量有限。

同样受光伏组串的并联结构输入直流电压＜1000v所限，只能满足逆变器交流输出电压≤400v等级系统无变压器并网，更高电压等级并网则须经变压器升压输出。

由于逆变器或直流设备在电力电子设备拓扑结构中分为电流型或电压型，其特点：电压型电压高电流小，损耗小，而电流型电压低电流大，损耗大。同样还是光伏组串的并联结构，光伏组串输出电压＜1000v，电流大，采用电流型拓扑结构逆变器。

由此将多组组串在串联提高输出电压降低传输电流增加功率，满足更高等级无变压器并网、使光伏组串更低电压输出能量被利用、减少电缆及汇流设备数量、采用电压型拓扑结构逆变器或直流设备，实现减少线路、逆变器或直流设备损耗，降低电缆、汇流设备、变压器成本，提高光伏组串发电效率，适应分布式、大型光伏电站及未来中、高电压直流输电的需求。

目前光伏系统升压输出基本有三种方式，一为光伏组串并联(并联方阵)经汇流、逆变器交流变压器升压输出，多为集中式；二为光伏组串并联经逆变器交流汇流再经变压器升压输出，多为组串式；三为伏组串并联(并联方阵)经汇流经DC/DC升压输出。其实质还是利用大量组串之间并联(并联式方阵)提高光伏方阵输出功率。

实用新型内容

本实用新型目的是克服现有利用组串并联提高发电功率的方法造成传输线路、配套设备损耗严重等缺点，提出一种串联式光伏方阵。本实用新型利用光伏组串高压隔离功率调节模块的MPPT光伏组串最大功率点跟踪、DC/DC、高压隔离(隔离电压＞Usmax)等特点，将每个光伏组串通过光伏组串高压隔离功率调节模块进行高压隔离，提高每个光伏组串的隔离电压等级，通过光伏组串高压隔离功率调节模块实现组串之间再串联，提高逆变器或直流设备输入电压，减少传输电流增大发电功率降低传输损耗，同时满足不同功率光伏组串功率的再串联，实现光伏直流高压传输。

本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型串联式光伏方阵由n个光伏组串功率单元串联组成，n＞1。光伏组串功率单元由光伏组串和光伏组串高压隔离功率调节模块串联组成。

光伏组串功率单元中，所述光伏组串的输出端与光伏组串高压隔离功率调节模块的输入端连接，经该光伏组串高压隔离功率调节模块DC/DC隔离端口输出。光伏组串高压隔离功率调节模块有一个通讯接口，用于连接光纤或无线通讯模块。该光伏组串高压隔离功率调节模块的输出端和通讯接口同样也是光伏组串功率单元的输出端和通讯接口。光伏组串经过光伏组串高压隔离功率调节模块隔离输出的电压值是光伏组串功率单元的隔离电压值。该光伏组串高压隔离功率调节模块DC/DC隔离端口输出电压Un也是光伏组串功率单元的输出电压值。由于光伏组串高压隔离功率调节模块的加入，使光伏组串功率单元的隔离电压＞Usmax。