[发明专利]多级升压大功率光伏并网电站

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏并网电站技术。属太阳能应用技术领域。

背景技术

目前国内主流技术方案的光伏并网电站(参见机械工业出版社《太阳能光伏并网发电及其逆变控制》第64页)，是将电池板串联后形成电池板组串阵列，直接连接到含有最大功率点跟踪控制电路(MPPT)的逆变并网装置，由并网装置将电能输给电网。构成并网装置中的光伏并网逆变器，最大输出功率250-1000KW，输出电压270V-400V，MPPT在直流回路的工作电压范围一般为450V-820V，采用一个MPPT对整个电池板组串阵列进行最大功率点跟踪控制，由于每个串联阵列指配备一个MPPT控制电路，该结构只能保证每个电池板组串的输出达到当前总的最大功率点，而不能保证每个电池板组串都输出在各自的最大功率点。由于每个电池板组串的电气特性离散性和衰减特性的不一致，MPPT只能跟踪到发电量较小的电池板组串的输出功率，使整个光伏并网电站的发电效率大受影响。这种方案在输出功率大于1000KW的光伏并网逆变器上无法实现有效控制，系统效率低，传输损耗大。

现有一种采用并联多支路结构的并网型光伏电站，(参见机械工业出版社《太阳能光伏并网发电及其逆变控制》第65页)，该方案由电池板组串连接到含有MPPT的DC/DC变换器，然后由多组相同的DC/DC变换器并联汇流后连接到集中逆变并网装置，由并网装置将电能输给电网。我们知道，这种结构的电站容量小。当要组建大功率光伏并网电站，需用若干个电池板组串并联后，连接到DC/DC变换器，由每个DC/DC变换器中的MPPT控制若干组并联在一起的电池板组串。其缺点是不能保证并联在一起的每个电池板组串的功率输出都在各自的最大功率点，且存在功率失配及多波峰的问题；此外，受电池板组串绝缘电压和功率器件工作电压的限制，导致电站的容量的扩大有限。另一方面，由于其每个电池板组串的电气特性离散性和衰减特性的不一致，MPPT只能跟踪到发电量较小的电池板组串的输出功率，使整个光伏并网电站的发电效率大受影响。这种光伏并网电站的直流传输电压最高为850V，电站内部传输损耗大。因此，目前的各种结构的并网型光伏电站均不能解决增大光伏逆变器单机容量及系统发电效率低下的问题，也不能构成MW级甚至GW级的光伏并网电站。

发明内容

为克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种发电效率高、内部传输损耗低的多级升压大功率光伏并网电站。

实现本发明目的的多级升压大功率光伏并网电站的构成包括电池板组串、由若干个含有最大功率点跟踪控制电路的一级升压电路单元并联组成的一级升压电路和由并网逆变器及并网升压变压器构成的集中逆变并网装置，其特征是所述的一级升压电路单元由含有最大功率点跟踪控制电路的斩波升压电路构成，每个一级升压电路单元与一组电池板组串一一对应相接，在所述的一级升压电路与集中逆变并网装置之间还设置有一个二级升压电路，所述的二级升压电路由若干个由斩波升压电路构成的二级升压电路单元并联构成，所述二级升压电路单元与一级升压电路一一对应连接，二级升压电路的输出端与集中逆变并网装置的输入端连接。

本发明的多级升压大功率光伏并网电站的工作原理如下：

本多级升压大功率光伏并网电站的每一个电池板组串接受太阳光能，转换成直流电后，输到与其一一对应连接的一级升压电路单元，通过一级升压电路单元中的最大功率点跟踪控制电路，使电池板组串稳定地工作在最大功率点上，完成一次升压后并联汇总以增大容量和提升电压。再经过二级升压电路单元进行二级升压，进一步提高电压后汇总获得稳定的大容量、高电压的电能。再由集中逆变并网装置逆变、升压后向电力电网供电。

本发明增加的二次斩波升压电路，把传统的一级升压电路中既要直流稳压控制又要对电池板组串的最大功率自动跟踪功能进行了剥离，无论前端的发电量多么的少，电压多么的低，经过二级升压后均能够为集中逆变并网装置提供其工作所需的稳定直流输入电压。从而解决了目前光伏并网电站不能增大光伏逆变器单机容量及发电效率低下的问题。

本发明的主要优点是：

1、解决了现有并网电站的由多组并联电池板组串共用一个MPPT带来的各种问题，使电池板组串稳定地工作在最大功率点上，大大提高了发电效率，即使在弱光条件下也可发电。

2、通过增设的二次斩波升压电路，能够实现光伏并网逆变器工作所需稳定直流输入电压，提高了内部直流系统传输电压，增大了单回路直流传输系统的传输电能；减少了传输电压较低时的系统内部传输时的高损耗；