一种基于前置调配的实时调控汇流装置的构造与方法

一种基于前置调配的实时调控汇流装置的构造与方法
【专利摘要】本发明属于新能源电力【技术领域】，具体涉及一种基于前置调配的实时调控汇流装置的构造与方法，包括：新能源直流电力光伏阵列P1接入端、P2接入端、Pn接入端、直流输入电力线及电控开关电路K1和K2及Kn、监测电路T1及Tm、L1保护电路、Lm保护电路、汇流电力母线L1及Lm(6m)、控制模块(5)、L1防雷电路、Lm防雷电路、L1直流输出端、Lm直流输出端、防雷接地端(9)、通信接口(10)、系统总线(11)、直流输出电力线L1及Lm，通过实时调节直流电力接入端的分组及并接汇流母线的路径连接实现相应控制，使直流输出端的电力功率满足相应逆变子系电力功率的输入要求，能够实时调控和隔生局部损伤和故障发电单元，增加了容错能力、提高了系统的可靠性。
【专利说明】—种基于前置调配的实时调控汇流装置的构造与方法
[0001]【技术领域】
[0002]本发明属于新能源电力【技术领域】，具体涉及一种基于前置调配的实时调控汇流装置的构造与方法。
[0003]【背景技术】
[0004]新能源电力特别是光伏发电及风力发电供电系统在集成时，通常不论负荷有几路电力需求都将总负荷需求作为系统电力输出来设计，风电机组和光伏阵列为满足配套逆变器和系统额定功率的需求，将光伏组件或风电机组进行串并联组合，并通过汇流箱将多路组件电力线经汇流装置汇流成一路输出电力线，实现汇聚多组较小功率发电单元的电力成为较大的额定功率电力，并接入逆变器或多个汇流箱通过直流柜接入逆变器，将新能源直流电力变流为交流电，汇流箱装置主要是进行汇流，同时还具有一定的保护功能。
[0005]现有技术及汇流箱产品将多路直流电力输入路径的电力线汇流成单一的直流电力输出路径电力线，而且在系统中是相对固定的，其直流电力的输入输出在系统安装运行过程中均为不可调节。在系统的发电单元及材料发生局部损伤和故障时，不能实时调控和隔离发生局部损伤和故障发电单元，降低了系统的可靠性；而且，逆变器在电力变流过程中，不同品牌逆变器在电力功率不同时其转换效率不同，特别是，在低负荷的轻载状态，发电功率小于50%额定功率时，其效率将不足于60%，系统效率大大降低。
[0006]以光伏发电供电系统为例，在实际应用中的光伏组件发电量是随光照强弱变化而变化，在光弱时发电量较少，光强时发电量较大，通常在系统设计时，以组件最大发电能力设计为供给逆变器额定功率的电力；而电力电子电路构成变流电路及逆变器在系统中的功耗是基本不变的，所以在弱光发电少的时段使得系统效率大大降低；特别是在低负荷的轻载状态，由于系统的变流电路是按照系统供电功率配置了相应的额定功率，系统运行时电力电子电路构成变流电路及逆变器在低负荷的轻载状态其变流效率大大降低，使系统发电供电的利用率降低。因此有一些系统特别是离网系统设定了系统发电的启动功率，当发电单元发电量达到一定值时或通过蓄电池供电，整个系统才供电运行(至少发电> 自耗)，这就会损失一定的发电量或增加了蓄电池的负担，也就增加了发电供电的成本和系统投资。
[0007]
【发明内容】

[0008]为解决现有技术与汇流箱装置存在上述的问题及缺陷，本发明提出一种基于前置调配的实时调控汇流装置的构造与方法，包括:新能源直流电力光伏阵列Pi接入端、新能源电力光伏阵列P2接入端、新能源电力光伏阵列Pn接入端、直流输入电力线及电控开关电路K1、直流输入电力线及电控开关电路K2、直流输入电力线及电控开关电路Kn、监测电路Tl、监测电路Tm、Ll保护电路、Lm保护电路、汇流电力母线L1、汇流电力母线Lm、控制模块、LI防雷电路、Lm防雷电路、LI直流输出端、Lm直流输出端、防雷接地端、通信接口、系统总线、直流输出电力线L1、直流输出电力线Lm，其特征是:
[0009]新能源直流电力光伏阵列Pl接入端、新能源直流电力光伏阵列P2接入端、新能源直流电力光伏阵列Pn接入端分别通过直流输入电力线及电控开关电路Kl、直流输入电力线及电控开关电路K2、直流输入电力线及电控开关电路Kn连接在汇流电力母线LI或汇流电力母线Lm上，构成可调配汇流电力路径，使得任意一组新能源直流电力光伏阵列Pn连接接入端后，通过直流输入电力线及电控开关电路Kn由控制模块受控调配接入汇流电力母线LI或汇流电力母线Lm的其中一条母线上；
[0010]汇流电力母线LI通过LI保护电路和LI防雷电路连接直流输出电力线LI后接入LI直流输出端，构成汇流电力母线LI的汇流电力输出路径；
[0011 ] 汇流电力母线Lm通过Lm保护电路和Lm防雷电路连接直流输出电力线Lm后接入Lm直流输出端，构成汇流电力母线Lm的汇流电力输出路径；
[0012]LI防雷电路和Lm防雷电路分别连接直流输出电力线L1、直流输出电力线Lm和防雷接地端，构成装置的防雷电力路径；
[0013]控制模块连接通信接口并通过系统总线连接直流输入电力线及电控开关电路Kl、直流输入电力线及电控开关电路K2、直流输入电力线及电控开关电路Kn和监测电路Tl、监测电路Tm、LI保护电路、Lm保护电路，构成通信及监测控制链路；
[0014]本发明提出的一种基于前置调配的实时调控汇流装置的构造与方法，其实时调控的方法特征是:控制模块中预存了控制处理程序，并通过比较处理由监测电路Tl、监测电路Tm采集的电力信号并分析汇流电力母线LI及汇流电力母线Lm上的直流供电功率进行计算比对，在汇流电力母线LI及汇流电力母线Lm分别的电力功率>逆变高效运行功率设定值Wl或Wm时，新能源直流电力光伏阵列Pl接入端、新能源直流电力光伏阵列P2接入端、新能源直流电力光伏阵列Pn接入端输入的电力按设定值调控分配接入汇流电力母线LI及汇流电力母线Lm上；在汇流电力母线LI及汇流电力母线Lm分别的电力功率<设定的LI直流输出端或Lm直流输出端允许输入的最小值Wmin时，通过控制模块计算比对并进行调控分配，将新能源直流电力光伏阵列Pl接入端、新能源直流电力光伏阵列P2接入端、新能源直流电力光伏阵列Pn接入端分组接入汇流电力母线LI或汇流电力母线Lm，使每组输入的电力功率> Wmin且<设定的LI直流输出端或Lm直流输出端允许输出的最大功率Wmax ；当新能源直流电力光伏阵列Pl接入端、新能源直流电力光伏阵列P2接入端、新能源直流电力光伏阵列Pn接入端分组输入的电力功率< Wmin时，将多个分组输入的电力接入汇流电力母线LI或汇流电力母线Lm的其中一条母线，使其满足输入的电力> Wmin且< Wmax的条件。
[0015]采用本发明提出的一种基于前置调配的实时调控汇流装置的构造与方法及技术方案，可以克服上述现有技术与系统的缺陷，使汇流装置可以根据发电多少进行调配，组合成满足设定要求的电量并接入到相应输出端，提高系统发电供电的工作效率和光能(风能同样有类似情况)的利用率(可以至少增加10%以上的供电效能)；并且在系统的发电单元及材料发生局部损伤和故障时，能够进行实时调控和隔生局部损伤和故障发电单元，增加了系统的容错能力、提高降低了系统的可靠性。
[0016]本发明提出的一种基于前置调配的实时调控汇流装置的构造与方法，在设置多路输入电力线的新能源直流电力接入端基础上，根据负荷需求设置两路及以上的多路输出电力线端，并通过实时调节新能源直流电力接入端的分组及并接汇流母线的路径连接实现相应控制，在发电少的时段，将两路或多路直流输出端对应的新能源直流电力接入端通过调控直流输入电力线及电控开关电路Kn，重组新能源直流电力接入端的分组，使该路直流输出端的电力功率满足相应逆变子系电力功率的输入，使逆变器达到高效运行的电力功率输入要求，提高了系统在少量发电及输入的状况下的发电效率低；同时其他的电力电子电路构成变流电路的逆变器子系统因无输入电力而处于停机状态，节省了大量自耗，对于离网发电供电系统尤其重要，效果更加显著。
[0017]【专利附图】

【附图说明】
[0018]图1为现有技术的汇流装置原理示意框图；
[0019]图2为一种基于前置调配的实时调控汇流装置的构造原理示意框图。
[0020]【具体实施方式】
[0021]作为实施方式与例子，结合附图对一种基于前置调配的实时调控汇流装置的构造与方法给予说明，但是，本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。
[0022]附图1给出了现有技术的汇流装置原理示意框图。如图1所示，新能源直流电力光伏阵列接入端(la)、(Ib)及(In)通过直流输入电力线(2a)、(2b)及(2n)直接并接在汇流电力母线(6)上，并经监测电路(3)和汇流母线保护电路⑷及汇流母线防雷电路(7)连接直流输出电力线(12)后接入直流输出端(8)。可以看出，现有技术及汇流箱产品将多路直流电力输入路径的电力线汇流成单一的直流电力输出路径电力线，而且在系统中是相对固定的，其直流电力的输入输出在系统安装运行过程中均为无法调控与调节。
[0023]附图2给出了一种基于前置调配的实时调控汇流装置的构造原理示意框图。如图2所示，一种基于前置调配的实时调控汇流装置的构造与方法，包括:新能源直流电力光伏阵列Pl接入端(Ia)、新能源电力光伏阵列P2接入端(lb)、新能源电力光伏阵列Pn接入端(In)、直流输入电力线及电控开关电路Kl (2a)、直流输入电力线及电控开关电路K2 (2b)、直流输入电力线及电控开关电路Kn(2n)、监测电路Tl (3a)、监测电路Tm(3m)、LI保护电路(4a)、Lm保护电路(4m)、汇流电力母线LI (6a)、汇流电力母线Lm (6m)、控制模块(5)、LI防雷电路(7a)、Lm防雷电路(7m)、L1直流输出端(8a)、Lm直流输出端(8m)、防雷接地端(9)、通信接口(10)、系统总线(11)、直流输出电力线LI (12a)、直流输出电力线Lm(12m)，其特征是:
[0024]新能源直流电力光伏阵列Pl接入端(Ia)、新能源直流电力光伏阵列P2接入端(lb)、新能源直流电力光伏阵列Pn接入端(In)分别通过直流输入电力线及电控开关电路Kl (2a)、直流输入电力线及电控开关电路K2 (2b)、直流输入电力线及电控开关电路Kn (2n)连接在汇流电力母线LI (6a)或汇流电力母线Lm(6m)上，构成可调配汇流电力路径，使得任意一组新能源直流电力光伏阵列Pn连接接入端(In)后，通过直流输入电力线及电控开关电路Kn(2n)由控制模块(5)受控调配接入汇流电力母线LI (6a)或汇流电力母线Lm(6m)的其中一条母线上；
[0025]汇流电力母线LI (6a)通过LI保护电路(4a)和LI防雷电路(7a)连接直流输出电力线LI (12a)后接入LI直流输出端(8a)，构成汇流电力母线LI (6a)的汇流电力输出路径;
[0026]汇流电力母线Lm (6m)通过Lm保护电路(4m)和Lm防雷电路(7m)连接直流输出电力线Lm(12m)后接入Lm直流输出端(8m),构成汇流电力母线Lm(6m)的汇流电力输出路径;
[0027]LI防雷电路(7a)和Lm防雷电路(7m)分别连接直流输出电力线LI (12a)、直流输出电力线Lm(12m)和防雷接地端(9)，构成装置的防雷电力路径；[0028]控制模块(5)连接通信接口(10)并通过系统总线(11)连接直流输入电力线及电控开关电路Kl (2a)、直流输入电力线及电控开关电路K2 (2b)、直流输入电力线及电控开关电路Kn (2n)和监测电路Tl (3a)、监测电路Tm(3m)、L1保护电路(4a)、Lm保护电路(4m)，构成通信及监测控制链路；
[0029]本发明提出的一种基于前置调配的实时调控汇流装置的构造与方法，其实时调控的方法特征是:控制模块(5)中预存了控制处理程序，并通过比较处理由监测电路Tl (3a)、监测电路Tm(3m)采集的电力信号并分析汇流电力母线LI (6a)及汇流电力母线Lm(6m)上的直流供电功率进行计算比对，在汇流电力母线LI (6a)及汇流电力母线Lm(6m)分别的电力功率≥逆变高效运行功率设定值Wl或Wm时，新能源直流电力光伏阵列Pl接入端(Ia)、新能源直流电力光伏阵列P2接入端(Ib)、新能源直流电力光伏阵列Pn接入端(In)输入的电力按设定值调控分配接入汇流电力母线LI (6a)及汇流电力母线Lm(6m)上；在汇流电力母线LI (6a)及汇流电力母线Lm(6m)分别的电力功率<设定的LI直流输出端(8a)或Lm直流输出端(Sm)允许输入的最小值Wmin时，通过控制模块(5)计算比对并进行调控分配，将新能源直流电力光伏阵列Pl接入端(Ia)、新能源直流电力光伏阵列P2接入端(lb)、新能源直流电力光伏阵列Pn接入端(In)分组接入汇流电力母线LI (6a)或汇流电力母线Lm(6m)，使每组输入的电力功率≥Wmin且<设定的LI直流输出端(8a)或Lm直流输出端(8m)允许输出的最大功率Wmax ;当新能源直流电力光伏阵列Pl接入端(Ia)、新能源直流电力光伏阵列P2接入端(lb)、新能源直流电力光伏阵列Pn接入端(In)分组输入的电力功率< Wmin时，将多个分组输入的电力接入汇流电力母线LI (6a)或汇流电力母线Lm(6m)的其中一条母线，使其满足输入的电力≥Wmin且< Wmax的条件。
[0030]通过上述【具体实施方式】可知，本发明提出的一种基于前置调配的实时调控汇流装置的构造与方法及技术方案，可以克服现有技术与系统的缺陷。在设置多路输入电力线的新能源直流电力接入端基础上，根据负荷需求设置两路及以上的多路输出电力线端，并通过实时调节新能源直流电力接入端的分组及并接汇流母线的路径连接实现相应控制，在发电少的时段，将两路或多路直流输出端对应的新能源直流电力接入端通过调控直流输入电力线及电控开关电路Kn，重组新能源直流电力接入端的分组，使该路直流输出端的电力功率满足相应逆变子系电力功率的输入，使逆变器达到高效运行的电力功率输入要求，提高系统发电供电的工作效率和光能(风能同样有类似情况)的利用率(可以至少增加10%以上的供电效能)；并且在系统的发电单元及材料发生局部损伤和故障时，能够进行实时调控和隔生局部损伤和故障发电单元，增加了系统的容错能力、提高降低了系统的可靠性。
【权利要求】
1.一种基于前置调配的实时调控汇流装置的构造与方法，包括:新能源直流电力光伏阵列Pl接入端(Ia)、新能源电力光伏阵列P2接入端(lb)、新能源电力光伏阵列Pn接入端(In)、直流输入电力线及电控开关电路Kl (2a)、直流输入电力线及电控开关电路K2 (2b)、直流输入电力线及电控开关电路Kn(2n)、监测电路Tl (3a)、监测电路Tm(3m)、LI保护电路(4a)、Lm保护电路(4m)、汇流电力母线LI (6a)、汇流电力母线Lm (6m)、控制模块(5)、LI防雷电路(7a)、Lm防雷电路(7m)、L1直流输出端(8a)、Lm直流输出端(8m)、防雷接地端(9)、通信接口(10)、系统总线(11)、直流输出电力线LI (12a)、直流输出电力线Lm(12m)，其特征是:新能源直流电力光伏阵列Pl接入端(Ia)、新能源直流电力光伏阵列P2接入端(Ib)、新能源直流电力光伏阵列Pn接入端(In)分别通过直流输入电力线及电控开关电路Kl (2a)、直流输入电力线及电控开关电路K2 (2b)、直流输入电力线及电控开关电路Kn (2n)连接在汇流电力母线LI (6a)或汇流电力母线Lm(6m)上，构成可调配汇流电力路径，使得任意一组新能源直流电力光伏阵列Pn连接接入端(In)后，通过直流输入电力线及电控开关电路Kn(2n)由控制模块(5)受控调配接入汇流电力母线LI (6a)或汇流电力母线Lm(6m)的其中一条母线上；汇流电力母线LI (6a)通过LI保护电路(4a)和LI防雷电路(7a)连接直流输出电力线LI (12a)后接入LI直流输出端(8a)，构成汇流电力母线LI (6a)的汇流电力输出路径；汇流电力母线Lm (6m)通过Lm保护电路(4m)和Lm防雷电路(7m)连接直流输出电力线Lm(12m)后接入Lm直流输出端(8m),构成汇流电力母线Lm(6m)的汇流电力输出路径；LI防雷电路(7a)和Lm防雷电路(7m)分别连接直流输出电力线LI (12a)、直流输出电力线Lm(12m)和防雷接地端(9)，构成装置的防雷电力路径；控制模块(5)连接通信接口(10)并通过系统总线(11)连接直流输入电力线及电控开关电路Kl (2a)、直流输入电力线及电控开关电路K2 (2b)、直流输入电力线及电控开关电路Kn (2n)和监测电路Tl (3a)、监测电路Tm(3m)、L1保护电路(4a)、Lm保护电路(4m)，构成通信及监测控制链路； 其实时调控的方法特征是:控制模块(5)中预存了控制处理程序，并通过比较处理由监测电路1'1(3&)、监测电路1'111(3111)采集的电力信号并分析汇流电力母线LI (6a)及汇流电力母线Lm(6m)上的直流供电功率进行计算比对，在汇流电力母线LI (6a)及汇流电力母线Lm(6m)分别的电力功率>逆变高效运行功率设定值Wl或Wm时，新能源直流电力光伏阵列Pl接入端(Ia)、新能源直流电力光伏阵列P2接入端(Ib)、新能源直流电力光伏阵列Pn接入端(In)输入的电力按设定值调控分配接入汇流电力母线LI (6a)及汇流电力母线Lm(6m)上；在汇流电力母线LI (6a)及汇流电力母线Lm(6m)分别的电力功率<设定的LI直流输出端(8a)或Lm直流输出端(8m)允许输入的最小值Wmin时,通过控制模块(5)计算比对并进行调控分配，将新能源直流电力光伏阵列Pl接入端(Ia)、新能源直流电力光伏阵列P2接入端(lb)、新能源直流电力光伏阵列Pn接入端(In)分组接入汇流电力母线LI (6a)或汇流电力母线Lm(6m)，使每组输入的电力功率≤Wmin且<设定的LI直流输出端(8a)或Lm直流输出端(8m)允许输 出的最大功率Wmax ;当新能源直流电力光伏阵列Pl接入端(la)、新能源直流电力光伏阵列P2接入端(lb)、新能源直流电力光伏阵列Pn接入端(In)分组输入的电力功率< Wmin时，将多个分组输入的电力接入汇流电力母线LI (6a)或汇流电力母线Lm(6m)的其中一条母线,使其满足``输入的电力≤Wrnin且< Wmax的条件。
【文档编号】H02S40/30GK103872980SQ201210527517
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月11日 优先权日:2012年12月11日
【发明者】周锡卫 申请人:周锡卫