[发明专利]一种包含电压动态补偿器的光伏高压直流串联并网系统

说明书

一种包含电压动态补偿器的光伏高压直流串联并网系统，由多台光伏直流并网变流器和至少一台电压动态补偿器组成，多台所述的光伏直流并网变流器的输入端独立，输出端串联；多台所述的光伏直流并网变流器的输入端分别和光伏组件连接，多台光伏直流并网变流器的输出端串联，并和电压动态补偿器的输出端串联连接。本发明通过电压动态补偿器与光伏直流并网变流器协调配合，减少光伏直流并网变流器进入限功率模式的机率，提高光伏系统的发电量，克服由于光伏组件功率波动导致的光伏直流并网变流器输出电压越限。

技术领域

本发明涉及一种光伏发电设备，特别涉及一种接入高压直流输电系统的光伏并网装置。

背景技术

利用可再生能源发电替代化石能源，是目前各国的普遍选择。光伏发电作为可再生能源发电的重要形式，由于其洁净、环保、利用方式灵活的特点，受到越来越多的关注，装机容量在国内迅速发展。在国家“十二五”期间、“十三五”规划中都给予极大的重视。

自20世纪90年代后期，已有国外公司对轻型直流输电技术进行了研究，该技术采用可关断器件的电压源换流器代替传统电网换相技术的电流源换流器。且由于直流挤塑绝缘电缆内部空间电荷累积导致的局部电场畸变等问题已得到了深入研究，因此该技术得到了快速发展。1999年，瑞典的哥特兰岛首次采用轻型直流输电技术及挤塑绝缘电缆进行直流输电。目前，已有近几十个商业化项目采用该项轻型直流输电技术，世界上最高电压等级的轻型直流输电工程是西班牙—法国的320kV IN-FELNE工程。而国内对于轻型直流输电的研究则开展得较晚，尚处于起步阶段。

目前常见的光伏发电系统并网形式以并入交流电网为主。国内柔性直流和传统直流输电快速发展，示范项目越来越多，光伏发电必须具备接入高压直流输电网的能力。

常见光伏直流变换器存在输出电压较低，且难以一次性升压到很高电压的问题，为了实现光伏系统输出并入高压直流电网，目前普遍采取多个光伏直流变换器输入接独立光伏组件，输出串联的方式提高系统的输出电压，从而达到输出更高直流电压从而接入高压直流电网的目的。目前国内有较多的文献和专利对该方案进行阐述。

2011年，东南大学硕士论文“大规模光伏发电经VSC-HVDC并网控制技术研究”，研究了光伏发电单元输出串联的拓扑应用。针对辐射强度严重不均匀时，提出了光伏发电单元限压控制和调整直流输电线路电压两种方法，但限压会导致光伏发电功率损失，调整直流输电线路电压影响对侧交流系统稳定和影响直流线路中其他并网单元的控制。

专利2015106969530“一种光伏高压直流输电系统”提出了一种光伏发电单元输入用联络线并联、输出串联接入中高压直流系统的方案，但该方案要增加输入并联联络线，同时需要每个并网单元前端具备单独的MPPT(Maximum Power Point Tracking，MPPT，最大功率点跟踪)用DC/DC变换器。

专利CN 204103503 U“一种基于中高压直流接入的光伏并网发电系统”，提出了一种通过光伏发电单元输出串联接入中高压直流系统的方案，但是方案中各个输出串联光伏发电单元的输入端为各自独立，难以实现功率协调输出，且当光伏组件输出功率波动时，光伏发电单元容易产生输出过压，导致设备停机。

目前提出的此类方案和专利中，对于光伏直流变换器输出串联拓扑的详细实施方案进行了阐述，针对光伏组件输出功率波动导致的并网单元输出电压越限问题进行了讨论。但该方案中普遍存在一些问题：

1.限压方案容易导致光伏发电功率损失，特别是偶发性小区域的光伏遮蔽现象，会导致大范围的光伏发电功率损失。

2.调节直流输电网电压方案只适用于只有光伏并入，且功率等级有限的端到端高压直流输电网，对于含多种可再生能源、多个并网接口的多端高压直流输电网则难以同步协调高压直流输电网电压。同时调整高压直流输电网电压的方案增加了控制系统的复杂性，其可靠性降低。

发明内容