專利名稱：用于減小太陽能收集器系統(tǒng)損耗的系統(tǒng)和方法
用于減小太陽能收集器系統(tǒng)損耗的系統(tǒng)和方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明大體上涉及太陽能發(fā)電領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于在逆變器之中分配無 功負(fù)載以及控制太陽能收集器系統(tǒng)電壓以減少收集器系統(tǒng)損耗的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
太陽能發(fā)電在世界上正成為日益增大的能量來源。太陽能發(fā)電場(solar farm collector)收集器系統(tǒng)利用多個光伏陣列(PV陣列)以將在PV陣列上入射的太陽能轉(zhuǎn) 換為DC電力。太陽能發(fā)電場將該P(yáng)V陣列的DC輸出耦合于一個或多個DC至AC逆變器 (inverter)以便將該P(yáng)V陣列的DC輸出轉(zhuǎn)換為適合的AC波形，其可以饋入電網(wǎng)。
在典型的太陽能發(fā)電場收集器系統(tǒng)中，從一個或多個PV陣列提供適合的AC電輸 出的多個逆變器并聯(lián)連接到至少一個導(dǎo)體或?qū)w網(wǎng)絡(luò)。該收集器系統(tǒng)一般包括多個變壓器 (transformer)，其中該變壓器中的一個或多個連接在每個逆變器和該至少一個導(dǎo)體之間。 變電站變壓器可以用于連接太陽能發(fā)電場收集器系統(tǒng)到電網(wǎng)。
現(xiàn)有的太陽能發(fā)電場控制技術(shù)一般涉及在個體逆變器或在系統(tǒng)的公共耦合點處 的電壓控制和有效(real)與無功(reactive)功率控制。一般沒有在這樣的控制方案中考 慮基于損耗減少的系統(tǒng)效率。
在太陽能發(fā)電場收集器系統(tǒng)中流動的電流由于系統(tǒng)的電阻形成損耗。另外，該收 集器系統(tǒng)變壓器具有獨立于負(fù)載的勵磁損耗(excitation loss)，但其隨電壓增加到典型 大于二并且常常接近三的指數(shù)冪(exponential power)。
給定太陽能發(fā)電場復(fù)數(shù)功率輸出S和電壓V的也稱為傳導(dǎo)損耗或“銅”耗的負(fù)載 損耗Pll(S，V)如下與處于額定功率輸出Srated和額定(名義)電壓Vrated的負(fù)載損耗Pnted 相關(guān)
權(quán)利要求
1.一種太陽能發(fā)電場系統(tǒng)(300)，其包括多個逆變器O01、202、203)，每個所述逆變器(201、202、20；3)從至少一個光伏陣列供 應(yīng)AC電力；包括至少一個導(dǎo)體Ο05)的收集器系統(tǒng)，所述多個逆變器耦合于所述至少一個導(dǎo)體使 得所述收集器系統(tǒng)包括所述逆變器O01、202、203)的公共耦合點(220)；將所述收集器系統(tǒng)連接至電網(wǎng)025)的變電站變壓器OM)；以及配置成確定所述太陽能發(fā)電場系統(tǒng)(300)的至少一個運(yùn)行參數(shù)以減少電損耗的控制 系統(tǒng)Ο70)，所述控制系統(tǒng)配置成至少部分基于所述至少一個運(yùn)行參數(shù)調(diào)整所述多個逆變 器(201、202、203)和所述收集器系統(tǒng)中的至少一個。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電場系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)(270)配置成通過確定 所述多個逆變器O01、202、203)的無功功率分配確定所述至少一個運(yùn)行參數(shù)，所述控制系 統(tǒng)(270)配置成基于所述確定的無功功率分配調(diào)整所述逆變器(201、202、20；3)中的每個的 無功功率輸出。
3.如權(quán)利要求1-2中任一項所述的太陽能發(fā)電場系統(tǒng)，其中所述無功功率分配至少部 分通過向最接近所述逆變器O01、202、203)的公共耦合點Ο20)的逆變器(201、202、203) 轉(zhuǎn)移無功功率來確定。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的太陽能發(fā)電場系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)(270)配置 成通過確定所述收集器系統(tǒng)的收集器系統(tǒng)電壓確定至少一個運(yùn)行參數(shù)，所述控制系統(tǒng)配置 成基于所述確定的收集器系統(tǒng)電壓調(diào)整所述收集器系統(tǒng)的電壓。
5.如權(quán)利要求4所述的太陽能發(fā)電場系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)(270)配置成確定作為 由所述太陽能發(fā)電場系統(tǒng)(300)輸出的復(fù)數(shù)功率的函數(shù)的所述收集器系統(tǒng)電壓。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的太陽能發(fā)電場系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)(270)配置 成至少部分基于系統(tǒng)約束確定所述運(yùn)行參數(shù)，所述系統(tǒng)約束包括維持所述公共耦合點處的 功率因數(shù)、功率流和電壓中的至少一個。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的太陽能發(fā)電場收集器系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)07) 配置成實施算法048、249)，其技術(shù)效果是減少所述太陽能發(fā)電場系統(tǒng)(300)的電損耗。
8.如權(quán)利要求7所述的太陽能發(fā)電場收集器系統(tǒng)，其中所述算法包括至少部分通過向最接近所述公共耦合點(220)的所述逆變器(201、202、20；3)轉(zhuǎn)移無功 功率確定所述逆變器O01、202、203)的無功功率分配；以及確定作為由所述太陽能發(fā)電場系統(tǒng)(300)輸出的復(fù)數(shù)功率的函數(shù)的收集器系統(tǒng)電壓。
9.一種用于控制如權(quán)利要求1-8中任一項所述的太陽能發(fā)電場系統(tǒng)的方法，所述方法 包括確定所述太陽能發(fā)電場系統(tǒng)(300)的至少一個運(yùn)行參數(shù)以減少電損耗；以及基于所述運(yùn)行參數(shù)調(diào)整所述多個逆變器(201、202、20；3)和所述收集器系統(tǒng)中的至少一個。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中確定至少一個運(yùn)行參數(shù)的所述步驟包括實施具有 減少在所述太陽能發(fā)電場系統(tǒng)中的電損耗的技術(shù)效果的算法，所述算法包括至少部分通過向最接近所述公共耦合點(220)的逆變器(201、202、203)轉(zhuǎn)移無功功率 確定所述逆變器O01、202、203)的無功功率分配；以及確定作為由所述太陽能發(fā)電場系統(tǒng)(300)輸出的復(fù)數(shù)功率的函數(shù)的收集器系統(tǒng)電壓。
全文摘要
提供配置用于減少電損耗的太陽能發(fā)電場系統(tǒng)(300)。該太陽能發(fā)電場系統(tǒng)包括耦合于逆變器(201、202、203)的多個PV陣列和包括導(dǎo)體(205)或?qū)w網(wǎng)絡(luò)的收集器系統(tǒng)。該收集器系統(tǒng)還包括多個變壓器(210、211、212)，其中一個或多個變壓器(210、211、212)連接在逆變器(201、202、203)和該導(dǎo)體之間。該太陽能發(fā)電場還包括將該太陽能發(fā)電場收集器系統(tǒng)連接至輸電網(wǎng)(225)的變電站變壓器(224)。該太陽能發(fā)電場系統(tǒng)(300)包括配置成確定該太陽能發(fā)電場系統(tǒng)的至少一個運(yùn)行參數(shù)以減少電損耗并且至少部分基于該至少一個運(yùn)行參數(shù)調(diào)整該收集器系統(tǒng)和該多個逆變器(201、202、203)的控制系統(tǒng)(270)。
文檔編號H02J3/38GK102044885SQ20101053324
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月20日
發(fā)明者M·E·卡迪納爾, N·W·米勒, R·A·沃林, R·W·德爾梅里科 申請人:通用電氣公司