[实用新型]一种光伏发电优化布置系统

说明书

本实用新型提出了一种光伏发电优化布置系统，包括：光伏组件、直流汇流箱、光伏并网DC/DC装置、直流计量柜和直流配电柜；直流计量柜和直流配电柜均设置在直流配电房的内部，光伏组件、直流汇流箱和光伏并网DC/DC装置均设置在直流配电房的屋面上；光伏组件与直流汇流箱相连，直流计量柜通过第一电缆与直流配电柜连接，光伏并网DC/DC装置通过第二电缆与直流计量柜连接，直流汇流箱通过第三电缆与光伏并网DC/DC装置连接；本实用新型实现不增加额外的电气设备的情况下，可以降低极间短路时光伏并网DC/DC装置提供短路电流的幅值和上升率，并且降低光伏并网DC/DC装置提供极大短时过电流的几率。

技术领域

本实用新型涉及电力布置结构领域，尤其涉及一种光伏发电优化布置系统。

背景技术

随着化石能源短缺的问题日益凸显，光伏发电技术作为一种可再生的电源技术，得到了快速发展。光伏发电系统是利用太阳电池的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成电能，并与公用电网有电气连接的发电系统。其与公用电网的连接可采用交流形式，也可采用直流形式。由于光伏系统采用直流接入具有更高的能效，随着直流配电系统的推广应用，可以预见分布式光伏系统未来将更多采用直流形式接入直流配电网。

由于现阶段直流电网尚未全面普及，光伏直流并网DC/DC装置成熟的产品类型尚不齐全，大多需要定制，且价格昂贵，因此，目前直流并网的分布式光伏多采用户内集中并网方式，以节约并网装置的费用。

以屋面光伏为例，现有技术一，通常将光伏组件置于屋面，经直流汇流箱在屋面汇流后，通过电缆引入放置于直流配电房的光伏并网DC/DC并网装置，然后经过直流计量，最后接入直流配电柜，如图1所示。这种现有技术的布置方案采用户内安装的集中式DC/DC装置，安装方便，易于实现，现阶段被广泛使用。由图1所示的布置图可画出分布式光伏发电系统直流并网主电路图如图2 所示。

图3所示是一种常用的光伏发电系统直流并网DC/DC换流器拓扑结构，光伏阵列输出的电能经低压侧(或高压侧)接入，高压侧(或低压侧)与直流电网并联。当发生馈线极间短路时，例如图2所示的f2或f3、f4短路时，在图1 所示的布置方式下，图2中的电缆L1、电缆L2均较短(一般不超过5m)，因此，光伏并网DC/DC换流器的端口电容两端电压将在短路故障瞬间降低至极低值，电容器将快速放电产生极大的放电电流，从而对整个系统的保护、整定等产生严重影响。

图4所示是电缆L1于电缆L2总长为10m时，0.5s时刻f3发生故障，光伏发电系统的输出电流波形。可见，在故障发生瞬间，DC/DC端口电容器快速放电，光伏发电系统的输出电流迅速上升，约经过0.5ms后达到峰值3.08kA，为额定运行电流的9.6倍，约4.9ms后故障电流下降到极低值，随后开始震荡，约50ms 后震荡结束，短路电流全部由光伏阵列提供，稳定在0.45kA。仿真中采用的参数如下：系统额定电压为UPV＝750v，假设光照强度恒定，稳定恒定，光伏正常运行下输出电流为0.32kA，短路电流0.45kA，DC/DC换流器出口处电容大小CPV＝3000uF。

由此仿真计算结果可见，现有技术一的缺点主要有以下几个方面：1、由于光伏并网DC/DC装置距离直流配电柜太近，电气距离短，阻抗小，当馈线极间短路时，并网DC/DC装置的端口电容都将快速放电而提供极大的短路电流，极易引发保护误动，甚至损坏设备。2、任何极间馈线短路，都会导致并网DC/DC 装置快速放电提供极大的短路电流，因此对于馈线较多的场合，并网DC/DC装置提供极大短时过电流的几率将大幅增加。