一種應(yīng)用于光伏電站的智能型節(jié)能系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)中，新能源發(fā)電領(lǐng)域，具體講涉及一種應(yīng)用于光伏電站的智能型節(jié)能系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球新能源裝機(jī)容量的不斷攀高，尤其是國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電裝機(jī)容量的高速增長(zhǎng)，目前中國(guó)已成為全球光伏發(fā)電裝機(jī)容量全球第一的位置，預(yù)計(jì)2015年底光伏發(fā)電裝機(jī)容量可達(dá)到49GW。但從目前已投入運(yùn)營(yíng)的，還是即將投入運(yùn)營(yíng)的集中式光伏電站還是分布式光伏電站來(lái)看，都存在一個(gè)通用性的問(wèn)題，即光伏發(fā)電系統(tǒng)具有明顯的時(shí)效性，白天發(fā)電、晚上停運(yùn)。且無(wú)論白天還是晚上，光伏發(fā)電電站系統(tǒng)不和并網(wǎng)母線系統(tǒng)脫離，會(huì)造成當(dāng)光伏電站不發(fā)電時(shí)，因電站內(nèi)接入大量的升壓變自身的銅損、鐵損，造成光伏發(fā)電電站不發(fā)電時(shí)耗電巨大，運(yùn)營(yíng)成本較高的問(wèn)題。之前的電站因國(guó)家政策支持及補(bǔ)貼的力度較大，這些運(yùn)營(yíng)成本，基本構(gòu)不成太大壓力，但隨著電站自身光伏組件的衰減、設(shè)備發(fā)電效率的降低，這些自身耗電的成本，愈發(fā)凸顯。還有因一些電站投資方，或者運(yùn)營(yíng)方并不清楚電站自身耗電問(wèn)題，或者沒(méi)有預(yù)估到自身耗電的嚴(yán)重性，在設(shè)計(jì)之初未關(guān)注到該問(wèn)題，隨著電站的運(yùn)行，這些問(wèn)題逐一顯現(xiàn)出來(lái)。根據(jù)相關(guān)調(diào)研計(jì)算，光伏電站自身耗電的損失已經(jīng)占到光伏電站自身運(yùn)營(yíng)成本的70%以上。剛開(kāi)始因受政策補(bǔ)貼的時(shí)間限制，并沒(méi)有引起投資人或者電站運(yùn)營(yíng)方的注意，甚至以上運(yùn)營(yíng)成本，在國(guó)家大力的扶持下，并沒(méi)有顯現(xiàn)。隨著國(guó)家對(duì)新能源發(fā)電的補(bǔ)貼逐步的降低，光伏電站的投入與產(chǎn)出比的下滑，光伏電站收益時(shí)效性壓力增大，光伏電站自身的運(yùn)營(yíng)成本越來(lái)越受到關(guān)注，因此解決光伏電站自身在不發(fā)電時(shí)的損耗尤為迫切，是減低光伏電站運(yùn)維成本的有效策略。同時(shí)，根據(jù)電站自身發(fā)電特性，又特別所研制的裝置必須具有高度可靠、解決效果明顯、性價(jià)比高、安裝便捷、維護(hù)方便、自身壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。尤其是進(jìn)入十二五后，我國(guó)光伏電站建設(shè)速度加快，國(guó)內(nèi)光伏裝機(jī)規(guī)模正在不斷迅速擴(kuò)大，但對(duì)成本的要求，投入與產(chǎn)出比的需求愈發(fā)強(qiáng)烈。另一方面，隨著國(guó)家對(duì)光伏發(fā)電的補(bǔ)貼，大幅度降低大，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)一步加劇，光伏發(fā)電自身成本的壓力更加突出；在這些新形勢(shì)下，對(duì)光伏電站自身節(jié)能提出了更高要求。一種應(yīng)用于光伏電站的智能型節(jié)能系統(tǒng)，對(duì)促進(jìn)光伏電站自身運(yùn)行成本的降低、保障光伏電站收益最大化及安全穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。
[0003]現(xiàn)今由于光伏間歇性可再生新能源發(fā)電的超常規(guī)發(fā)展，大規(guī)模新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)安全調(diào)度的影響已經(jīng)顯現(xiàn)，給電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度帶來(lái)了一系列新的挑戰(zhàn)，尤其是光伏發(fā)電的大規(guī)模接入所帶來(lái)的不發(fā)電時(shí)自身?yè)p耗巨大，增加了電網(wǎng)負(fù)荷，增加了電網(wǎng)調(diào)度的難度。因此解決光伏發(fā)電電站在晚上或者陰雨天不發(fā)電時(shí)自身?yè)p耗的問(wèn)題，需要一種有效的技術(shù)手段解決這個(gè)問(wèn)題。在未來(lái)，光伏電站用智能型節(jié)能系統(tǒng)及其方法是解決光伏電站運(yùn)維節(jié)能，降低電網(wǎng)負(fù)荷的關(guān)鍵措施之一，研制應(yīng)用于光伏電站的智能型節(jié)能系統(tǒng)將為保障大規(guī)模新能源發(fā)電接入電網(wǎng)發(fā)揮著重要作用。符合國(guó)家對(duì)建設(shè)節(jié)能型社會(huì)的趨勢(shì)，也符合未來(lái)國(guó)家對(duì)光伏發(fā)電電站建設(shè)符合真正意義上新能源發(fā)電的要求。
[0004]解決光伏發(fā)電電站自身?yè)p耗問(wèn)題，若采用常規(guī)的在并網(wǎng)點(diǎn)位置增裝機(jī)械式高壓開(kāi)關(guān)，需要人工每天定點(diǎn)手動(dòng)投入或投出，工作量大、效率低、安全性差，經(jīng)濟(jì)性不高。而且對(duì)電網(wǎng)的沖擊較大，具有極大的故障風(fēng)險(xiǎn)。因此采用機(jī)械式手動(dòng)開(kāi)關(guān)，顯然不符合電站實(shí)際運(yùn)維要求。
[0005]采用在并網(wǎng)點(diǎn)增裝機(jī)械式高壓開(kāi)關(guān)和控制裝置，可以解決光伏電站遠(yuǎn)方控制電站不發(fā)電時(shí)與并網(wǎng)電網(wǎng)系統(tǒng)脫離，但該方法不能解決在光伏發(fā)電系統(tǒng)投入電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，對(duì)大電網(wǎng)的巨大沖擊，甚至因光伏電站投入時(shí)，造成電網(wǎng)系統(tǒng)遠(yuǎn)端的變電站保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作，跳閘。影響電網(wǎng)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，性質(zhì)極其惡劣，影響較大，對(duì)電站的運(yùn)營(yíng)帶來(lái)較大的影響，因此該方式不是最佳方法，也不符合未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)和新能源自身現(xiàn)狀存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于光伏電站的智能型節(jié)能系統(tǒng)。本發(fā)明具有極強(qiáng)的創(chuàng)新性。具有設(shè)計(jì)巧妙、原理簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、功能全、治理效果明顯，可自行運(yùn)行或接受調(diào)度運(yùn)行，工作穩(wěn)定可靠、兼容性強(qiáng)、安裝靈活、快捷、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快等特點(diǎn)?？蓪?shí)現(xiàn)新能源發(fā)電的低成本運(yùn)維、高可靠性并網(wǎng)。整個(gè)節(jié)能系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、智能化程度高，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的無(wú)人值守操作的效果。
[0007]本發(fā)明提供的一種應(yīng)用于光伏電站的智能型節(jié)能系統(tǒng)，對(duì)并網(wǎng)電壓等級(jí)兼容性強(qiáng)，通訊方式靈活，可與后臺(tái)控制中心或電網(wǎng)調(diào)度中心交互等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)也通過(guò)自身攜帶的GPS模塊和北斗模塊實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)授時(shí)和定位，最大化提高系統(tǒng)可靠運(yùn)行。本發(fā)明主要應(yīng)用于一些大型光伏電站、分布式發(fā)電、及一些有發(fā)電間歇性特點(diǎn)的領(lǐng)域，且自身在不發(fā)電時(shí)具有較大損耗的系統(tǒng)中，具有極大的市場(chǎng)前景和社會(huì)效應(yīng)。
[0008]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
所述的一種應(yīng)用于光伏電站的智能型節(jié)能系統(tǒng)，解決光伏電站不發(fā)電時(shí)，自身較大損耗的問(wèn)題。所述裝置應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楣夥娬?，包括集中式光伏電站，分布式光伏電站，一些有發(fā)電間歇性特點(diǎn)的領(lǐng)且自身在不發(fā)電時(shí)具有較大損耗的系統(tǒng)中。
[0009]一種應(yīng)用于光伏電站的智能型節(jié)能系統(tǒng)，用于光伏發(fā)電電站系統(tǒng)中，包括:
進(jìn)線端接口；
三相電流、電壓采集檢測(cè)單元，用于檢測(cè)三相并網(wǎng)電流、電壓狀態(tài)信息，將所述檢測(cè)信息送入控制單元；
主體開(kāi)關(guān)單元，包括機(jī)械開(kāi)關(guān)和電力電子開(kāi)關(guān)，用于控制光伏電站發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)或者與電網(wǎng)脫離；
控制單元，用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控，并根據(jù)接收的所述三相電流、電壓采集單元檢測(cè)的電流、電壓狀態(tài)信號(hào)和控制單元內(nèi)的控制信息，控制主體開(kāi)關(guān)單元3切換的開(kāi)通/斷開(kāi)；
出線端接口；
所述智能型節(jié)能系統(tǒng)通過(guò)控制單元，控制智能型節(jié)能系統(tǒng)根據(jù)光伏電站狀態(tài)自行運(yùn)行。
[0010]所述的用于光伏電站的智能型節(jié)能系統(tǒng)，機(jī)械開(kāi)關(guān)采用具有開(kāi)通或關(guān)斷自滅弧功能的高壓接觸器，電力電子開(kāi)關(guān)采用晶閘管組。
[0011]所述的用于光伏電站的智能型節(jié)能系統(tǒng)，高壓接觸器包括機(jī)械觸點(diǎn)K1和控制線圈，晶閘管組由反并聯(lián)高壓晶體管對(duì)多級(jí)串并聯(lián)連接組成。
[0012]所述的用于光伏電站的智能型節(jié)能系統(tǒng)，根據(jù)光伏電站并網(wǎng)電壓等級(jí)及所述裝置安裝位置的不同，晶閘管組所含的串并聯(lián)高壓晶體管對(duì)個(gè)數(shù)不同。
[0013]晶閘管組所含的反并聯(lián)高壓晶體管對(duì)可串聯(lián)N個(gè)，然后并聯(lián)Μ組，Μ、Ν為自然數(shù)。
[0014]所述的用于光伏電站的智能型節(jié)能系統(tǒng)，若裝置應(yīng)用于光伏發(fā)電電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓等級(jí)為10KV電網(wǎng)系統(tǒng)中時(shí)，只需要10~12對(duì)反并聯(lián)晶體管對(duì)串聯(lián)連接即可。若裝置應(yīng)用于光伏發(fā)電電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓等級(jí)為35KV電網(wǎng)系統(tǒng)中時(shí)，需要22~24對(duì)反并聯(lián)晶體管對(duì)串聯(lián)連接即可。若裝置安裝在光伏電站有多個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中時(shí)，無(wú)需并聯(lián)。若裝置安裝在只有一個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)的光伏發(fā)電電站中時(shí)，可以通過(guò)并聯(lián)晶閘管，此時(shí)并聯(lián)個(gè)數(shù)Μ大于等于2ο
[0015]所述的用于光伏電站的智能型節(jié)能系統(tǒng)，晶閘管組的觸發(fā)信號(hào)為一組互補(bǔ)的脈沖信號(hào)。
[0016]所述的用于光伏電站的智能型節(jié)能系統(tǒng)，當(dāng)光伏電站滿足并網(wǎng)發(fā)電條件時(shí)，節(jié)能系統(tǒng)會(huì)根據(jù)電網(wǎng)電壓的相位，控制電力電子開(kāi)關(guān)柔性開(kāi)通，控制電網(wǎng)網(wǎng)電壓柔性接入。
[0017]所述的用于光伏電站的智能型節(jié)能系統(tǒng)，當(dāng)光伏電站完成正常接入大電網(wǎng)的切換后，電力電子開(kāi)關(guān)退出，機(jī)械式開(kāi)關(guān)閉合，能量主要從機(jī)械開(kāi)關(guān)流過(guò)。
[0018]所述的用于光伏電站的智能型節(jié)能系統(tǒng)，所述三相電流、電壓采集檢測(cè)單元包括電壓檢測(cè)單元和電流檢測(cè)單元。
[0019]所述的用于光伏電站的智能型節(jié)能系統(tǒng)，電壓檢測(cè)單元采用高精度電壓互感器PT (Potential Transformer)，并聯(lián)接入并網(wǎng)點(diǎn)電網(wǎng)系統(tǒng)；電流檢測(cè)單元采用高精度電流互感器CT (Current Transformer),串聯(lián)接入并網(wǎng)點(diǎn)電網(wǎng)系統(tǒng)。高精度電壓互感器PT (Potential Transformer)采集的信號(hào)再通過(guò)霍爾型電壓傳感器變換送到模數(shù)采集器中，高精度電流互感器采集的信號(hào)再經(jīng)過(guò)霍爾型電流傳感器變換送到模數(shù)采集器中。
[0020]所述的用于光伏電站的智能型節(jié)能系統(tǒng)，控制單元包括處理器、數(shù)模采集器、數(shù)字量開(kāi)入模塊、數(shù)字量開(kāi)出模塊、還包括GPS定位授時(shí)模塊、北斗衛(wèi)星定位授時(shí)模塊、通訊模塊、光照檢測(cè)模塊中的任意一個(gè)或任意二個(gè)以上的組合。