发电单元及光伏电站的制作方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种发电单元包括：光伏发电阵列和逆变器装置，其中，所述多个光伏子阵列至少包括两排光伏子阵列，每排光伏子阵列均包括第一排光伏组件和第二排光伏组件；所述逆变器装置包括：与各排光伏组件一一对应，且与各排光伏组件电连接的组串型逆变器。由此可见，本发明实施例所提供的发电单元中，不同排的光伏组件均具有与其对应的组串型逆变器，从而使得本发明实施例所提供的发电单元，可以实现对不同排的光伏组件进行不同的MPPT跟踪，以避免各排光伏子阵列中某一排光伏子阵列出现挡光现象，而使得整个发电单元的电量都受到阴影影响的问题，提高了所述发电单元的发电效率。
【专利说明】发电单元及光伏电站
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及光伏发电【技术领域】，尤其涉及一种发电单元及光伏电站。
【背景技术】
[0002]由于太阳能发电具有清洁无污染等优势，近年国内光伏电站的装机容量逐年快速增长。目前光伏电站可分为地面大型光伏电站和屋顶分布式光伏电站。其中，地面光伏电站占地面积广，装机容量大，一般采用分散发电、集中控制、单点并网的技术方案。通常，地面大型光伏电站由若干个发电单元组成，每个发电单元装机容量为IMW左右。
[0003]如图1所示，现有技术中的发电单元包括:光伏阵列区101、直流汇流区102、逆变升压区103、场区道路区104、阵列前后排间距区105。其中，所述光伏阵列区101包括102个结构相同的光伏子阵列106，分13排排列，每个光伏子阵列106 —般由36块300W(或295W、305W、310W等其他数值)的光伏组件组成，这36块光伏组件分上下两排各18块头对头排列，需要说明的是，各光伏子阵列中光伏组件的数量可以根据当地气温条件进行调整；所述场区道路区104位于所述发电单元场区的中部；所述直流汇流区102的光伏汇流箱分别在所述场区道路区104的两侧，安装于光伏支架上；所述逆变升压区103位于所述发电单元的中心，包括2台500kW的集中型逆变器和I台IlOOkVA的升压变压器。其工作原理为:所述光伏阵列区101的光伏子阵列106经过所述直流汇流区102的光伏汇流箱汇流之后接入逆变升压区103的集中型逆变器，经所述集中型逆变器将直流电转换成交流电后，再经所述升压变压器进行升压。但是，上述发电单元的发电效率有待提高。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种发电单元及光伏电站，以提高所述发电单元的发电效率。
[0005]为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案:
[0006]一种发电单元，包括:
[0007]光伏发电阵列，所述光伏发电阵列包括多个光伏子阵列，所述多个光伏子阵列至少包括两排光伏子阵列，每排光伏子阵列均包括第一排光伏组件和第二排光伏组件；
[0008]逆变器装置，所述逆变器装置包括:与各排光伏组件一一对应，且与各排光伏组件电连接的组串型逆变器。
[0009]优选的，还包括:与各组串型逆变器电连接的汇流装置。
[0010]优选的，还包括:与所述汇流装置电连接的升压变压器。
[0011]优选的，每排光伏子阵列包括:相对设置的第一列光伏子阵列和第二列光伏子阵列。
[0012]优选的，所述光伏发电阵列包括129个光伏子阵列，所述129个光伏子阵列分成13排光伏子阵列，其中I排光伏子阵列包括9个光伏子阵列，剩余12排光伏子阵列中每排光伏子阵列包括10个光伏子阵列；所述逆变器装置包括52台组串型逆变器。
[0013]优选的，所述汇流装置包括8台交流汇流盒。
[0014]优选的，每台交流汇流盒与6台组串型逆变器电连接
[0015]优选的，各组串型逆变器通过连接电缆与所述升压变压器电连接。
[0016]优选的，各排光伏组件与其对应的组串型逆变器之间通过直流电缆电连接。
[0017]一种包括上述任一项所述发电单兀的光伏电站。
[0018]与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点:
[0019]本发明实施例所提供的发电单元包括:光伏发电阵列和逆变器装置，其中，所述多个光伏子阵列至少包括两排光伏子阵列，每排光伏子阵列均包括第一排光伏组件和第二排光伏组件；所述逆变器装置包括:与各排光伏组件一一对应，且与各排光伏组件电连接的组串型逆变器。由此可见，本发明实施例所提供的发电单元中，不同排的光伏组件均具有与其对应的组串型逆变器，从而使得本发明实施例所提供的发电单元，可以实现对不同排的光伏组件进行不同的MPPT跟踪，以避免各排光伏子阵列中某一排光伏子阵列出现挡光现象，而使得整个发电单元的电量都受到阴影影响的问题，提高了所述发电单元的发电效率。
[0020]而且，本发明实施例所提供的发电单元中，不同排的光伏子阵列与不同的组串型逆变器电连接，从而当某个组串型逆变器出现故障时，只会影响与该出现故障的组串型逆变器电连接的光伏子阵列，而不会影响与其他光伏子阵列，影响范围较小。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为现有技术中发电单元的结构示意图；
[0023]图2为本发明一个实施例中所提供的发电单元的结构示意图；
[0024]图3为本发明一个实施例中所提供的光伏子阵列的结构示意图；
[0025]图4为本发明一个实施例中所提供的发电单元划分成10个汇流子单元的示意图；
[0026]图5为图4中划分成10个汇流子单元后，汇流子单元301的结构示意图；
[0027]图6为图4中划分成10个汇流子单元后，汇流子单元305的结构示意图；
[0028]图7为图4中划分成10个汇流子单元后，汇流子单元309的结构示意图；
[0029]图8为图4中划分成10个汇流子单元后，汇流子单元310的结构示意图；
[0030]图9为本发明一个实施例所提供的发电单元中，组串型逆变器、交流汇流盒与升压变压器之间的电连接示意图；
[0031]图10为本发明一个实施例所提供的发电单元中，同一汇流子单元且同一排光伏子阵列中，各光伏组件与其对应的组串型逆变器的电连接示意图。
【具体实施方式】
[0032]正如【背景技术】部分所述，现有技术中发电单元的发电效率有待提高。
[0033]发明人研究发现，按照光伏电站设计规范，各发电单元中前后排光伏阵列的间距只能保证冬至日上午9点至下午3点不挡光(即上排光伏组件和下排光伏组件均不挡光)，除此时间段外，下排光伏组件会出现挡光现象。而每台集中型逆变器只有3路MPPT(即Maximum Power Point Tracking,最大功率点跟踪)，即现有技术中的各发电单元中共包括6路MPPT对102个光伏子阵列的功率进行跟踪，且现有技术中在将这6路MPPT接入各光伏子阵列与集中型逆变器之间时，并未对各MPPT进行严格区分，从而导致下排光伏组件出现挡光现象时，整个发电单元的电量都会受到阴影的影响，造成所述发电单元的发电效率较低。
[0034]而且，对于山坡型光伏电站，其建立位置的地面起伏不平，使得各发电单元中各排光伏子阵列的朝向可能不同，而不同朝向的光伏子阵列接收的太阳辐射量不同，受集中型逆变器中MPPT数量和连接方式的限制，现有技术发电单元中集中型逆变器的各MPPT无法对不同朝向的各排光伏子阵列进行区分，从而影响各发电单元的整体发电效率。
[0035]此外，由于现有技术中的发电单元只包括2台集中型逆变器，在某一集中型逆变器出现故障时，与该集中型逆变器相连的各排光伏子阵列均会受到影响，容量约为0.5MW,影响范围较大。
[0036]有鉴于此，本发明实施例提供了一种发电单元，包括:
[0037]光伏发电阵列，所述光伏发电阵列包括多个光伏子阵列，所述多个光伏子阵列至少包括两排光伏子阵列，每排光伏子阵列均包括第一排光伏组件和第二排光伏组件；
[0038]逆变器装置，所述逆变器装置包括:与各排光伏组件一一对应，且与各排光伏组件电连接的组串型逆变器。
[0039]本发明实施例所提供的发电单元中，不同排的光伏组件均具有与其对应的组串型逆变器，从而使得本发明实施例所提供的发电单元，可以实现对不同排的光伏组件进行不同路的MPPT跟踪，以避免各排光伏子阵列中一排光伏子阵列出现挡光现象，而使得整个发电单元的电量都受到阴影影响的问题，进而提高所述发电单元的发电效率。
[0040]对于山坡型光伏电站，虽然所述发电单元中各排光伏子阵列的朝向不同，但是，本发明实施例所提供的发电单元中，各排光伏子阵列分别对应不同的组串型逆变器，以对不同朝向的各排光伏子阵列进行区分，从而解决了现有技术中集中型逆变器的各MPPT无法对不同朝向的各排光伏子阵列进行区分，从而影响各发电单元的整体发电效率的问题。
[0041]而且，本发明实施例所提供的发电单元中，不同排的光伏子阵列与不同的组串型逆变器电连接，从而当某个组串型逆变器出现故障时，只会影响与该出现故障的组串型逆变器电连接的光伏子阵列，而不会影响与其他光伏子阵列，影响范围较小。
[0042]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0043]在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0044]本发明实施例提供了一种发电单元，包括:光伏发电阵列，所述光伏发电阵列包括多个光伏子阵列，所述多个光伏子阵列至少包括两排光伏子阵列，每排光伏子阵列均包括第一排光伏组件和第二排光伏组件；逆变器装置，所述逆变器装置包括:与各排光伏组件一一对应，且与各排光伏组件电连接的组串型逆变器，所述组串型逆变器用于将与其电连接的各排光伏组件的输出电流由直流电转换为交流电后进行输出。
[0045]需要说明的是，当所述发电单元包括的光伏子阵列数量较多时，如果直接将各组串型逆变器的输出电流输送给电网，会导致各组串型逆变器与电网之间的压降过大。故当所述发电单元包括的光伏子阵列数量较多时，在本发明的一个优选实施例中，所述发电单元还包括:与各组串型逆变器电连接的汇流装置，用于对各组串型逆变器输出的交流电流进行汇流后再输出。
[0046]还需要说明的是，对于大型发电站而言，由于大型发电站要求所述发电单元的输出电压较高，如35kV或llOkV，故当本发明实施例所提供的发电单元用于西部等大型发电站时，所述发电单元还包括:与所述汇流装置电连接的升压变压器，以将所述汇流装置的输出电流转换成高压电流，以满足大型发电站对于所述发电单元输出电压的要求。优选的，所述升压变压器为箱式变压器。在本发明的一个具体实施例中，所述箱式变压器为HOOkVA箱式变压器，更优选的，所述箱式变压的电压等级可以为35kV、10kV、或其他电压数值，本发明对此并不做限定，具体视并网电压而定。
[0047]在本发明的另一个实施例中，所述发电单元还可以只包括:光伏发电阵列、逆变器装置和升压变压器，不包括汇流装置，其中，所述逆变器装置直接与升压变压器相连，将所述逆变器装置输出的电流升压后输出，只是逆变器装置与升压变压器之间的连接线路较多，当所述发电单元包括汇流装置时，所述汇流装置将逆变器装置中各组串型逆变器的输出电流汇流后，再输出给升压变压器，可以显著减少逆变器装置与升压变压器之间的连接线路数量，但本发明对此并不做限定，具体视情况而定。
[0048]在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，每排光伏子阵列可以包括:相对设置的第一列光伏子阵列和第二列光伏子阵列，分设在道路两旁；在本发明的另一个实施例中，每排光伏子阵列也可以只包括一列光伏子阵列，只设置在道路的一旁，本发明对此并不做限定，具体视其所处地形而定。
[0049]如图2所示，在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个具体实施例中，所述发电单兀的发电容量约为1.4MW,所述光伏发电阵列包括129个光伏子阵列,所述129个光伏子阵列分成13排光伏子阵列，其中有I排光伏子阵列中包括9个光伏子阵列，12排光伏子阵列中每排光伏子阵列包括10个光伏子阵列；所述逆变器装置包括52个组串型逆变器。
[0050]下面结合图2中所示的发电单元，对本发明实施例所提供的发电单元进行详细描述。但本发明对此并不做限定，在本发明的其他实施例中，所述发电单元还可以包括其他数量的光伏子阵列和其他数量排的光伏子阵列(如所述发电单元的容量为1.3MW，共包括119个光伏子阵列，12排光伏子阵列等其他数值)，具体视所述发电单元的发电量而定。
[0051]如图2所示，在本发明实施例中，所述发电单元包括:光伏发电阵列区201、逆变汇流区202、升压变压区203、场区道路区204和前后排光伏阵列间距区205。其中，所述光伏发电阵列区201包括129个光伏子阵列206，分13排排列，其中有I排光伏子阵列中包括9个光伏子阵列，剩余12排光伏子阵列中每排光伏子阵列包括10个光伏子阵列。每排光伏子阵列分为第一列光伏子阵列和第二列光伏子阵列，分设在场区道路区204的两侧。优选的，同一排相邻光伏子阵列106之间的左右间距范围为0.2m-1m ;相邻排光伏子阵列之间的前后间距至少满足冬至日上午9点到下午15点之间，前排光伏子阵列不会对后排光伏子阵列产生阴影。
[0052]具体的，如图3所示，在本发明的一个实施例中，每个光伏子阵列206包括36块光伏组件P1-P36，分为上下两排头对头排列，其中，所述光伏组件Pl-光伏组件P18 (即第一排光伏组件)中有接线盒的一侧向下安装，所述光伏组件P19-光伏组件P36(即第二排光伏组件)中有接线盒的一侧向上安装。在本发明实施例中，所述第一排光伏组件的正负极依次电连接组成一串，与第一组串型逆变器电连接，所述第二排光伏组件的正负极依次电连接组成一串，与第二组串型逆变器电连接，以保证对上下两排光伏组件进行不同的MPPT跟足示O
[0053]优选的，各排光伏组件中左右相邻光伏组件之间的间距范围优选为20mm-40mm ；上下排光伏组件之间(即第一排光伏组件与第二排光伏组件之间)的间距范围也优选为20mm-40mm，本发明对此并不做限定，具体视情况而定。所述光伏组件的功率可以为300W，也可以为295W，还可以为305W或其他数值，本发明对此也不做限定，具体视情况而定。
[0054]在上述实施例的基础上，在本发明的一个具体实施例中，所述汇流装置包括8台交流汇流盒，分设在场区道路区204两旁。在本实施例的一个实施例中，所述8台交流汇流盒包括6台6汇I交流汇流盒，2台8汇I交流汇流盒，在本实施例的其他实施例中，所述8台交流汇流盒包括8台6汇I交流汇流盒，在本实施例的其他实施例中，所述8台交流汇流盒还可以为其他类型的交流汇流盒，本发明对此并不做限定，只要保证其能对各组串型逆变器进行汇流即可。
[0055]如图4所示,在本实施例中，所述8台交流汇流盒包括8台6汇I交流汇流盒,分布在场区道路区204的两侧，安装于光伏支架上。其中，每台交流汇流盒与6台组串型逆变器电连接，对应13排光伏子阵列中各具有10个光伏子阵列的12排光伏阵列，剩余具有9个光伏子阵列的I排光伏子阵列不与交流汇流盒电连接，直接与升压变压器电连接。
[0056]如图4所示，在本发明的一个具体实施例中，所述发电单元划分为10个汇流子单元，即汇流子单元301-310，其中，所述汇流子单元301-301为相同结构形式的4个子单元，所述汇流子单元305-308会相同结构形式的4个子单元。下面以汇流子单元301为例对所述汇流子单元301-304进行详细阐述，以汇流子单元305为例对所述汇流子单元305-308进行详细阐述，汇流子单元309和汇流子单元310单独阐述。
[0057]如图5所示，所述汇流子单元301包括三排15个光伏子阵列A1-1-A1-15，6台28kW组串型逆变器Nl-1到Nl-6，1台交流汇流盒HI。其中，6台组串型逆变器Nl-1到N1-6，以每排两台的形式设置在各汇流子单元的右侧(即靠近场区道路区204的一侧)，安装于最右侧光伏子阵列的支架上；1台交流汇流盒位于中间一排光伏子阵列的右侧，与组串型逆变器N1-3和组串型逆变器N1-4并排安装于最右侧光伏子阵列的支架上，且位于所述组串型逆变器N1-4的右侧，对6台组串型逆变器Nl-1到N1-6的输出电流进行汇流。
[0058]如图6所示，所述汇流子单元305包括三排15个光伏子阵列A5-l-A5-15，6台28kW组串型逆变器N5-1到N5-6，l台交流汇流盒H5。其中，6台组串型逆变器N5-1到N5-6以每排两台的形式设置在所述汇流子单元的左侧(即靠近场区道路区204的一侧)，安装于最左侧光伏子阵列的支架上；1台交流汇流盒位于中间一排光伏子阵列的左侧，与组串型逆变器N5-3和组串型逆变器N5-4并排安装于最左侧光伏子阵列的支架上，且位于所述组串型逆变器N5-4的左侧，对6台组串型逆变器N5-1到N5-6的输出电流进行汇流。
[0059]如图7所示，所述汇流子单元309包括5个光伏子阵列A9_1_A9_5，2台组串型逆变器N9-1和N9-2，所述组串型逆变器N9-1和组串型逆变器N9-2位于所述汇流子单元309的右侧(即靠近场区道路区204的一侧)，并排安装于最右侧的光伏子阵列的支架上，无需交流汇流盒，直接与升压变压器电连接。
[0060]如图8所示，所述汇流子单元310包括4个光伏子阵列A10-l-A10-4，2台组串型逆变器N10-1和N10-2，所述组串型逆变器N10-1和组串型逆变器N10-2位于所述汇流子单元310的左侧(即靠近场区道路区204的一侧)，并排安装于最左侧的光伏子阵列的支架上，无需交流汇流盒，直接与升压变压器电连接。
[0061]在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，各组串型逆变器通过连接电缆与升压变压器电连接。具体的，在上述实施例中，所述连接电缆包括:并列设置于场区道路区两侧的第一连接电缆和第二连接电缆，以及与所述第一连接电缆、第二连接电缆均电连接的第三连接电缆。如图9所示，所述第一连接电缆LI用于电连接所述汇流子单元301-304对应的交流汇流盒H1-H4，所述第二连接电缆L2用于电连接所述汇流子单元305-308对应的交流汇流盒H1-H8，所述第三连接电缆L3用于电连接所述汇流子单元309对应的组串型逆变器N9-1和N9-2、所述汇流子单元310对应的组串型逆变器N10-1和N10-2、第一连接电缆L1、第二连接电缆L2和升压变压器。优选的，所述第一连接电缆L1、第二连接电缆L2和第三连接电缆L3设置于电缆沟中，但本发明对此并不做限定，具体视情况而定。
[0062]需要说明的是，对于位于同一汇流子单元且同一排的光伏子阵列，其第一排光伏组件与第一组串型逆变器电连接，第二排光伏组件与第二组串型逆变器电连接，以汇流子单元301中的第一排光伏子阵列Al-1到A1-5为例，其上排光伏组件与组串型逆变器Nl-1电连接，下排光伏组件与组串型逆变器N1-2电连接，如图10所示。优选的，各排光伏组件与其对应的组串型逆变器之间通过直流电缆L4电连接，更优选的，所述直流电缆L4沿所述光伏组件的支架横梁敷设。
[0063]相应的，本发明实施例还提供了一种包括上述任一实施例所提供的发电单兀的光伏电站。
[0064]综上所述，本发明实施例所提供的发电单元及光伏电站中，不同排的光伏组件均具有与其对应的组串型逆变器，从而使得本发明实施例所提供的发电单元，可以实现对不同排的光伏组件进行不同路的MPPT跟踪，以避免各排光伏子阵列中一排光伏子阵列出现挡光现象，而使得整个发电单元的电量都受到阴影影响的问题，进而提高所述发电单元的发电效率。
[0065]对于山坡型光伏电站，虽然所述发电单元中各排光伏子阵列的朝向不同，但是，本发明实施例所提供的发电单元中，各排光伏子阵列分别对应不同的组串型逆变器，以对不同朝向的各排光伏子阵列进行区分，从而解决了现有技术中集中型逆变器的各MPPT无法对不同朝向的各排光伏子阵列进行区分，从而影响各发电单元的整体发电效率的问题。
[0066]而且，本发明实施例所提供的发电单元中，不同排的光伏子阵列与不同的组串型逆变器电连接，从而当某个组串型逆变器出现故障时，只会影响与该出现故障的组串型逆变器电连接的光伏子阵列，约28kW，而不会影响与其他光伏子阵列，影响范围较小。
[0067]此外，本发明实施例所提供的发电单元及光伏电站中，各组串型逆变器、交流汇流盒和升压变压器均位于场区道路区的两侧，从而使得后期运行过程中的维护和检修都极为方便。
[0068]本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。
[0069]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种发电单元，其特征在于，包括: 光伏发电阵列，所述光伏发电阵列包括多个光伏子阵列，所述多个光伏子阵列至少包括两排光伏子阵列，每排光伏子阵列均包括第一排光伏组件和第二排光伏组件； 逆变器装置，所述逆变器装置包括:与各排光伏组件一一对应，且与各排光伏组件电连接的组串型逆变器。
2.根据权利要求1所述的发电单元，其特征在于，还包括:与各组串型逆变器电连接的汇流装置。
3.根据权利要求1或2所述的发电单元，其特征在于，还包括:与所述汇流装置电连接的升压变压器。
4.根据权利要求3所述的发电单元，其特征在于，每排光伏子阵列包括:相对设置的第一列光伏子阵列和第二列光伏子阵列。
5.根据权利要求4所述的发电单元，其特征在于，所述光伏发电阵列包括129个光伏子阵列，所述129个光伏子阵列分成13排光伏子阵列，其中I排光伏子阵列包括9个光伏子阵列，剩余12排光伏子阵列中每排光伏子阵列包括10个光伏子阵列；所述逆变器装置包括52台组串型逆变器。
6.根据权利要求5所述的发电单元，其特征在于，所述汇流装置包括8台交流汇流盒。
7.根据权利要求6所述的发电单元，其特征在于，每台交流汇流盒与6台组串型逆变器电连接。
8.根据权利要求7任一项所述的发电单元，其特征在于，各组串型逆变器通过连接电缆与所述升压变压器电连接。
9.根据权利要求1-2或4-8任一项所述的发电单元，其特征在于，各排光伏组件与其对应的组串型逆变器之间通过直流电缆电连接。
10.一种包括权利要求1-9任一项所述发电单兀的光伏电站。
【文档编号】H02S10/00GK104320072SQ201410631005
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月11日 优先权日:2014年11月11日
【发明者】周建朋, 李定, 孙利国, 焦同彬, 代大海, 高启峰, 冯立强, 樊俊伟, 霍耀明 申请人:中利腾晖光伏科技有限公司