CN109830982A - 变电站光伏电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站光伏电源系统，包括光伏组件、光伏控制器、蓄电池组、交流母线、交流切换开关、电网、站内交流负荷、站内直流系统，其中光伏控制器包含第一直流调压器、第二直流调压器、并网逆变器；光伏组件与第一直流调压器相连，蓄电池组与第二直流调压器相连，第一直流调压器、第二直流调压器与并网逆变器相连，并网逆变器的交流输出端同时与电网、交流母线相连，电网与交流母线相连，站内交流负荷连接至交流母线，交流切换开关输入端同时与并网逆变器的EPS输出端、交流母线相连，站内直流系统连接至交流切换开关输出端。本发明能够充分利用太阳能为站内负荷供电同时在电网失电的情况下，持续为直流系统供电，保障直流系统可靠性。

Description

变电站光伏电源系统

技术领域

本发明涉及一种变电站光伏电源系统，属于光伏电源技术领域。

背景技术

现有的变电站光伏供电技术有两种，一种见名称为“变电站光伏直流系统(申请号:CN201207581Y)”的专利文献,其特征为以蓄电池组为备用充放电电源，具有并联设置、交替接入的充电机供电回路和光伏供电回路。由光伏控制器通过继电器控制供电回路状态：蓄电池组电压达到设定值A时，充电机供电回路断开，光伏供电回路接入；当蓄电池组电压低到设定值B时,充电机供电回路接入，光伏供电回路断开。通过将太阳能应用于变电站直流系统，以实现节能降耗和提高直流系统可靠性的目的。

另一种见名称为“变电站太阳能供电系统(申请号：CN 205429873)”的专利文献，其中太阳能电池方阵、光伏汇流箱、并网逆变器、卖电电表、负载依次相连，光伏汇流箱接收来自太阳能电池的直流电，并网逆变器将直流电转化为交流电能，将清洁的太阳能变电站供给站用电使用及并入电网，降低变电站自身能耗，节能减排。

第一种技术无法将直流电逆变为交流电，在太阳能充裕时，无法将光伏电能充分有效利用；第二种技术直接将太阳能转化为交流电，没有考虑到站用电的直流部分，可以利用光伏发电提高站内直流电源的可靠性。因此，现有的变电站光伏供电技术需要改进。

变电站站用能量消耗，一方面来自于站内大量的用电负荷，另一方面来自于电能远距离传输带来的线损。如果在站内原有交流系统基础上加入一路光伏电源，既可以为变电站部分负载提供电力供应，又可以逆变并网将富余的电量送入电网，降低变电站自身能源损耗、节能环保。

现有110kV及以下变电站中仅有一套蓄电池组作为备用电源，蓄电池组长期运行后不可避免地会出现容量下降，从而造成直流系统可靠性下降。由于变电站光伏电源系统独立于站内直流系统，能够为变电站直流系统增加一路保障电源，和原有的交流电源、蓄电池组形成互补，有效保障直流系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变电站光伏电源系统，有效地将太阳能转化为交流电能，同时能在紧急情况下为直流系统供电，降低变电站损耗，节能减排，并提高站内直流系统可靠性。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种变电站光伏电源系统，包括光伏组件、光伏控制器、蓄电池组、交流母线、交流切换开关、电网、站内交流负荷、站内直流系统，其中光伏控制器包含第一直流调压器、第二直流调压器、并网逆变器；所述光伏组件与第一直流调压器相连，蓄电池组与第二直流调压器相连，所述第一直流调压器、第二直流调压器与并网逆变器相连，所述并网逆变器的交流输出端同时与电网、交流母线相连，所述电网与交流母线相连，站内交流负荷连接至交流母线，所述交流切换开关输入端同时与并网逆变器的EPS输出端、交流母线相连，所述站内直流系统连接至交流切换开关输出端。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：

前述变电站光伏电源系统，其中光伏组件的型号为FY270-20。

前述变电站光伏电源系统，其中光伏控制器的型号为X3-Hybrid-5.0-D-E。

前述变电站光伏电源系统，其中蓄电池组的型号为SC0500。

前述变电站光伏电源系统，其中交流切换开关的型号为B16-30-10。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够充分利用太阳能为站内负荷供电，并将多余的电能存储在蓄电池组里，如仍有富余能将电能可靠并网。同时在电网失电的情况下，持续为直流系统供电，保障直流系统可靠性。光伏控制器具有能量管理、蓄电池寿命管理功能。

附图说明

图1是本发明的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，变电站光伏电源系统，包括光伏组件、光伏控制器、蓄电池组、交流母线、交流切换开关、电网、站内交流负荷、站内直流系统，其中光伏控制器包含第一直流调压器、第二直流调压器、并网逆变器；其中光伏组件的型号为FY270-20；光伏控制器的型号为X3-Hybrid-5.0-D-E；蓄电池组的型号为SC0500；交流切换开关的型号为B16-30-10。所述光伏组件与第一直流调压器相连，蓄电池组与第二直流调压器相连，所述第一直流调压器、第二直流调压器与并网逆变器相连，所述并网逆变器的交流输出端同时与电网、交流母线相连，所述电网与交流母线相连，站内交流负荷连接至交流母线，所述交流切换开关输入端同时与并网逆变器的EPS输出端、交流母线相连，所述站内直流系统连接至交流切换开关输出端。

光伏组件通过电力传输线接入光伏控制器内的第一直流调压器。光伏控制器内部的第二直流调压器通过直流输出端连接蓄电池组；光伏控制器内的并网逆变器经交流流输出端分别与电网相连以及通过交流母线与交流负荷相连；光伏控制器内的并网逆变器EPS输出端通过切换开关与直流系统交流输入端相连。光伏控制器内部第一直流调压器的输出端、第二直流调压器输入端和并网逆变器输入端相连。交流母线经切换开关连接直流系统。

本系统的光伏控制器是基于DC/DC直流调压器和DC/AC并网逆变器的光伏控制器，具有能量管理、蓄电池寿命管理、EPS离网模式功能，并网逆变器输出的交流电能满足电压、频率、相位并网要求。

本发明变电站光伏电源系统中，光伏组件由太阳能电池板和支架构成，安装在变电站屋顶，太阳能电池板能够有效地将光能转化为电能，通过调节支架能够改变太阳能电池板的角度最大化利用光能。光伏组件将产生的直流电传送给直流调压器，第一直流调压器用于对光伏组件输出的电流进行滤波和电压调整，使之满足并网逆变器的输入电压；第二直流调压器用于将第一直流调压器输出的电压调整至蓄电池组的充电电压，为蓄电池充电，并且在EPS模式下将蓄电池组输出的电压调整至并网逆变器的输入电压。并网逆变器负责将直流调压器输出的直流电转换为交流电，输出的交流电跟电网的电压、频率、相位完全一致，正常情况下从交流输出端口输出，电网停电时，从EPS端口输出。交流输出端口输出的电能优先通过交流母线供给交流负荷使用，多余的电能输送给电网。交流母线用于汇集、分配来自光伏控制器和电网的电能给交流负荷以及直流系统使用。交流切换开关用于选择直流系统的电源，正常情况下选择交流母线作为电源，电网停电时，选择光伏控制器的EPS输出电源，以保证电网停电时保障直流系统的可靠运行。

由于光伏发电功率受光照强度和时间影响较大，根据光伏发电功率和交流负荷大小电能优先用于交流负荷(直流系统)供电，其次为蓄电池充电，电池充满后仍有多余电能则卖给电网。光伏供电不足部分，均由电网补足电能缺口。

当夜晚或阴天无光照时，此时交流输出端口无输出，交流负荷、直流系统电能均由电网供应。

当电网停电时，交流输出端口无电源输出，交流负荷失去供电，但此时EPS模式启动，由蓄电池组通过光伏控制器为直流系统供电，如果有光照，则太阳能电池板和蓄电池组同时通过光伏控制器为直流系统供电。

综上所述，本系统能够充分利用太阳能为站内负荷供电，将富余电能可靠并网，并和直流系统供相结合，既节能降耗，又可提高直流系统可靠性。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种变电站光伏电源系统，其特征在于，包括光伏组件、光伏控制器、蓄电池组、交流母线、交流切换开关、电网、站内交流负荷、站内直流系统，其中光伏控制器包含第一直流调压器、第二直流调压器、并网逆变器；所述光伏组件与第一直流调压器相连，蓄电池组与第二直流调压器相连，所述第一直流调压器、第二直流调压器与并网逆变器相连，所述并网逆变器的交流输出端同时与电网、交流母线相连，所述电网与交流母线相连，站内交流负荷连接至交流母线，所述交流切换开关输入端同时与并网逆变器的EPS输出端、交流母线相连，所述站内直流系统连接至交流切换开关输出端。

2.如权利要求1所述的变电站光伏电源系统，其特征在于，所述光伏组件的型号为FY270-20。

3.如权利要求1所述的变电站光伏电源系统，其特征在于，所述光伏控制器的型号为X3-Hybrid-5.0-D-E。

4.如权利要求1所述的变电站光伏电源系统，其特征在于，所述蓄电池组的型号为SC0500。

5.如权利要求1所述的变电站光伏电源系统，其特征在于，所述交流切换开关的型号为B16-30-10。