申请/专利权人：华电电力科学研究院有限公司

申请日：2017-03-21

公开（公告）日：2023-11-21

公开（公告）号：CN106953591B

主分类号：H02S40/34

分类号：H02S40/34;H02S40/36;H02S40/32

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.11.21#授权;2017.08.08#实质审查的生效;2017.07.14#公开

摘要：本发明提供一种光伏电站增发电量结构及其增发电量方法，能显著地减少光伏电站自身的电耗，提高光伏电站整体发电量和增加光伏热电企业收益。将东西向的光伏阵列按照其所在平面的法线朝向角度分为三个区域：0°～60°为一个区域，60°～120°为一个区域，120°～180°为一个区域；将南北向的光伏阵列按照其所在平面的法线朝向角度分为三个区域：0°～60°为一个区域，60°～120°为一个区域，120°～180°为一个区域；所在平面的法线朝向角度相同的光伏阵列并联后与同一个汇流箱电连接，空气开关安装在该汇流箱与逆变器之间；所在平面的法线朝向角度不相同的光伏阵列不与同一个汇流箱电连接。

主权项：1.一种光伏电站增发电量结构的增发电量方法，其特征在于：所述的光伏电站增发电量结构，包括光伏阵列、连接线、汇流箱、逆变器和空气开关；光伏阵列包括多个光伏组串，这些光伏组串依次串联；光伏阵列与汇流箱电连接；汇流箱与逆变器电连接；同一光伏阵列中的光伏组串朝向的角度相同；（1）按照光伏阵列所在平面的法线朝向，设法线与东向水平重合为0°，法线与西向水平重合为180°，东西向的光伏阵列所在平面的法线朝向的角度为0°～180°；将东西向的光伏阵列按照其所在平面的法线朝向角度分为三个区域：0°～60°为一个区域，60°～120°为一个区域，120°～180°为一个区域；（2）按照光伏阵列所在平面的法线朝向，设法线与南向水平重合为0°，法线与北向水平重合为180°，南北向的光伏阵列所在平面的法线朝向的角度为0°～180°；将南北向的光伏阵列按照其所在平面的法线朝向角度分为三个区域：0°～60°为一个区域，60°～120°为一个区域，120°～180°为一个区域；所在平面的法线朝向角度相同的光伏阵列并联后与同一个汇流箱电连接，空气开关安装在该汇流箱与逆变器之间；所在平面的法线朝向角度不相同的光伏阵列不与同一个汇流箱电连接；所述的增发电量方法为：（1）时间在A点到B点钟之间，东西向0°到120°区域的光伏阵列空气开关自动合闸；时间在C点到D点钟之间，东西向0°到180°区域的光伏阵列空气开关自动合闸；时间在E点到F点钟之间，东西向60°到180°区域的光伏阵列空气开关自动合闸，东西向0°到60°区域的光伏阵列空气开关自动分闸；通过汇流箱或者逆变器中的电流表和电压表判断南北向0°到180°所分三区的光伏阵列之间的发电和反向充电情况，根据电流方向反馈分合闸相应空气开关；（2）时间在A'点到B’点钟之间，南北向0°到120°区域的光伏阵列空气开关自动合闸；时间在C’点到D’点钟之间，南北向0°到180°区域的光伏阵列空气开关自动合闸；时间在E’点到F’点钟之间，南北向60°到180°区域的光伏阵列空气开关自动合闸，南北向0°到60°区域的光伏阵列空气开关自动分闸；通过汇流箱或者逆变器中的电流表和电压表判断东西向0°到180°所分三区的光伏阵列之间的发电和反向充电情况，根据电流方向反馈分合闸相应空气开关。

全文数据：一种光伏电站增发电量结构及其增发电量方法技术领域[0001]本发明涉及一种光伏电站增发电量结构及其增发电量方法，属于光伏发电机组领域。背景技术[0002]《光伏发电站工程项目用地控制指标》适用范围：新建、改建和扩建的地面光伏发电站工程项目。审批光伏发电站工程项目用地，应当按照本用地指标确定的总用地规模和各功能分区用地规模进行核定，的确需超规模用地的项目，应开展建设项目节地评价编制光伏发电站工程项目可行性研究报告，应当按照本用地指标确定的总体规模和各功能分区规模进行规模核定。并在报告中对用地规模核定情况进行专篇说明。光伏电站的用地审批越来越严格，节约用地特别是优质平整的地形资源已经成为光伏电站建设的主要因素。[0003]国家发展改革委关于完善陆上光伏发电上网标杆电价政策的通知发改价格[2015]3044号，光伏发电先确定2016年标杆电价。[0004]在2015.12.24发布的国家发展改革委调整陆上光伏发电上网标杆电价政策中调整:对光伏发电标杆电价，2016年一类、二类资源区分别降低1〇分钱、7分钱，三类资源区降低2分钱。国家发改委公布2017年光伏上网电价意见稿三类资源地区下调至0.75元、0.65元、0.55元。利用建筑物屋顶及附属场所建设的分布式光伏发电项目，在项目备案时可以选择“自发自用、余电上网”或“全额上网”中的一种模式。对“自发自用、余电上网”模式的分布式光伏发电实行按照全电量补贴的模式，补贴标准分别为:一类资源区0.2元千瓦时、二类资源区0.25元千瓦时、三类资源区0.3元千瓦时，上述补贴资金通过可再生能源发展基金予以支付，由电网企业转付;其中，分布式光伏发电系统自用有余上网的电量，由电网企业按照当地燃煤机组标杆上网电价收购。“全额上网”模式执行光伏电站价格，具体补贴发放审批程序按照光伏电站的方式执行。光伏电站的单位电量的回收初期投资的系数变小，金融风险增大，必须内部深挖发电潜力减少光伏电站内部耗电量，增发电量，平衡外部金融环境变化，实现可行性报告中按期回收投资成本。[0005]目前，中国传统火电发电成本大约0.4元度，而光伏发电成本达到0.8-0.9元度，存在着巨大差价。按曲线图预计，2020年达到用电侧平价，2025年达到发电侧平价。预计2025年光伏发电国家不再补贴。随着时间推移、技术进步，光伏发电的成本曲线不断下行，而传统能源发电的成本曲线会不断上行。两者的交汇点就是光伏发电的平价上网点。一旦实现平价上网，意味着光伏企业无需依赖补贴即可获得盈利。届时，兼具成本优势和环保效益的光伏行业也将真正迎来行业盛宴。这一规划是建立在光伏发电行业技术进步的基础上的，目标是解决科技生产力同人民生产生活需求之间的矛盾，科学技术是第一生产力，发展才是硬道理，提高光伏发电行业的科技进步是光伏科技工作者的主要目标和根本任务。[0006]目前大量的光伏电站建于山地、丘陵、高原等地势不平整的地理条件处，光伏阵列平面角度多变，所以日照是逐步照射到所有的光伏阵列的。现有技术的光伏阵列结构如图1所示，光伏组串是根据按照地理位置远近连接，某一时刻日照照射到的光伏阵列发电，而日照没有照射到的光伏阵列不但不发电还反而消耗发电的光伏阵列所发出的电量（串联在电路中电阻消耗电量或者反向给不发电光伏阵列送电消耗电量），进而大大降低了整体光伏电站的发电量，且平整山地、丘陵、高原等地势不平整的地理条件需要耗费大量初期投资。发明内容[0007]本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的光伏电站增发电量结构及其增发电量方法，能显著地减少光伏电站自身的电耗，提高光伏电站整体发电量和增加光伏热电企业收益。[0008]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:一种光伏电站增发电量结构，包括光伏阵列、连接线、汇流箱和逆变器;光伏阵列包括多个光伏组串，这些光伏组串依次串联;光伏阵列与汇流箱电连接;汇流箱与逆变器电连接；其特征在于:还包括空气开关;同一光伏阵列中的光伏组串朝向的角度相同；1按照光伏阵列所在平面的法线朝向，设法线与东向水平重合为〇°，法线与西向水平重合为180°，东西向的光伏阵列所在平面的法线朝向的角度为0°〜180°;将东西向的光伏阵列按照其所在平面的法线朝向角度分为三个区域:〇°〜60°为一个区域，60°〜120°为一个区域，120°〜180°为一个区域；2按照光伏阵列所在平面的法线朝向，设法线与南向水平重合为〇°，法线与北向水平重合为180°，南北向的光伏阵列所在平面的法线朝向的角度为0°〜180°;将南北向的光伏阵列按照其所在平面的法线朝向角度分为三个区域:〇°〜60°为一个区域，60°〜120°为一个区域，120°〜180°为一个区域；所在平面的法线朝向角度相同的光伏阵列并联后与同一个汇流箱电连接，空气开关安装在该汇流箱与逆变器之间;所在平面的法线朝向角度不相同的光伏阵列不与同一个汇流箱电连接。[0009]本发明所述的东西向的光伏阵列所在平面的法线朝向的角度为以下角度中的一种：0°、60°、120°、180°。[0010]本发明所述的南北向的光伏阵列所在平面的法线朝向的角度为以下角度中的一种：0°、60°、120°、180°。[0011]一种光伏电站增发电量结构的增发电量方法，其特征在于：1时间在A点到B点钟之间，东西向0°到120°区域的光伏阵列空气开关自动合闸；时间在C点到D点钟之间，东西向0°到180°区域的光伏阵列空气开关自动合闸；时间在E点到F点钟之间，东西向60°到180°区域的光伏阵列空气开关自动合闸，东西向0°到60°区域的光伏阵列空气开关自动分闸；通过汇流箱或者逆变器中的电流表和电压表判断南北向〇°到180°所分三区的光伏阵列之间的发电和反向充电情况，根据电流方向反馈分合闸相应空气开关；2时间在A’点到B’点钟之间，南北向0°到120°区域的光伏阵列空气开关自动合闸；时间在C’点到D’点钟之间，南北向0°到180°区域的光伏阵列空气开关自动合闸；时间在E’点至IJF’点钟之间，南北向60°到180°区域的光伏阵列空气开关自动合阐，南北向〇°到60°区域的光伏阵列空气开关自动分闸;通过汇流箱或者逆变器中的电流表和电压表判断东西向〇°到180°所分三区的光伏阵列之间的发电和反向充电情况，根据电流方向反馈分合闸相应空气开关。[0012]本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、将原来按照地理位置远近连接的光伏阵列改变为按照所在平面的法线朝向角度分类，改变接线方式，增发电量，大幅度降低初期投资。[0013]2、可将某时刻日照照射到的相同角度的光伏阵列通过合上空气开关一起接入汇流箱发电，将该时刻日照照射不到的光伏阵列通过断开空气开关暂时隔离出光伏发电系统，消除了在光伏发电汇流箱和逆变器处线网上无效的输送电耗，防止光伏电站本身消耗所发电量，所以该方法增发电量效果非常明显。[0014]3、在本结构的基础上，光伏发电系统可沿着时间轴按照每天日照变化自动控制，根据季节不同日照的变化对每天自动控制时间点进行修正，以年数据为基础绘制年度时间点控制曲线图表。[0015]4、可以延长光伏组件的使用寿命。附图说明[0016]图1是现有技术的结构示意图。[0017]图2是本发明实施例的结构示意图。[0018]图3为光伏电站日发电曲线示意图。具体实施方式[0019]下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明。[0020]参见图1至图3,本发明实施例包括光伏阵列、连接线2、汇流箱3、空气开关4和逆变器。[0021]光伏阵列包括多个光伏组串1，这些光伏组串1通过连接线2依次串联，且同一光伏阵列中的光伏组串1朝向的角度相同。[0022]1按照光伏阵列所在平面的法线朝向，设法线与东向水平重合为〇°，法线与西向水平重合为180°，东西向的光伏阵列所在平面的法线朝向的角度为0°〜180°;将东西向的光伏阵列按照其所在平面的法线朝向角度分为三个区域:〇°〜60°为一个区域，6〇°〜120°为一个区域，120°〜180°为一个区域；本实施例中，东西向的光伏阵列所在平面的法线朝向的角度为以下角度中的一种:〇°、60。、120。、180。；2按照光伏阵列所在平面的法线朝向，设法线与南向水平重合为0°，法线与北向水平重合为180°，南北向的光伏阵列所在平面的法线朝向的角度为0°〜180°;将南北向的光伏阵列按照其所在平面的法线朝向角度分为三个区域:0°〜60°为一个区域，60°〜120°为一个区域，120°〜180°为一个区域；本实施例中，南北向的光伏阵列所在平面的法线朝向的角度为以下角度中的一种:〇°、60°、120°、180°。[0023]在太阳能光伏发电系统中，为了减少光伏组串1与逆变器之间的连线使用到汇流箱3。[0024]所在平面的法线朝向角度相同的光伏阵列并联后与同一个汇流箱3电连接，该汇流箱3与逆变器电连接，空气开关4安装在该汇流箱3与逆变器之间。所在平面的法线朝向角度不相同的光伏阵列不与同一个汇流箱3电连接。[0025]光伏组串1地用晶硅光伏组件或者地用薄膜光伏组件既承担光电转换又承担电力输送功能。[0026]以汇流箱3或者逆变器中的电流表和电压表作为调节反馈辨别电流方向，判断与其连接的光伏阵列是发电还是耗电。[0027]实施例:某试验光伏电站系统共18个光伏阵列区，一区256个光伏组串1，二区173个光伏组串1，三区267个光伏组串1，四区180个光伏组串1，五区18〇个光伏组串1，六区181个光伏组串1，七区185个光伏组串1，八区180个光伏组串1，九区18〇个光伏组串1，十区180个光伏组串l，i^一区1阳个光伏组串1，十二区1"76个光伏组串1，十三区188个光伏组串1，十四区192个光伏组串1，十五区MS个光伏组串1，十六区188个光伏组串丨，十七区180个光伏组串1，十八区165个光伏组串1，共计3445个光伏组串1，容量20.84225MW。原光伏阵列并联到汇流箱3或者逆变器的很多光伏组串1由于地形条件限制，其中有很多组串的法线方向朝向正东南，另外部分组串的法线方向朝向正西南或者其他方向）。在朝向西南或者其他方向）的光伏组串1在正常发电时，朝向正东南的组串实际上为被发电组串反向充电。试验光伏电站系统八区光伏阵列区共计180个光伏组串1，其中60个组串法线朝向正东南，在反向充电时消耗大量电能，每个组串有22个组件，每个组件电阻〇.8D，组串最大充电电流8.79A。[0028]内耗功率计算公式：P=IXR2其中：P-----内耗功率I-----组串最大功率电流R-----组件内阻试验光伏电站系统八区光伏阵列区内耗功率：P=8.79X0.8X22z=2722.790wP总=PX60=2722•790X60=163•367kw光伏电站内耗功率=P总X20=163•367X20=3267.34kw改造后的系统消除了该光伏阵列的内部耗电情况。[0029]本发明可以改变光伏电站日发电曲线形状，减少对电网的潮流冲击。光伏电站日发电曲线示意图如图3。在6点钟到10点钟和16点钟到20点钟，光伏电站的日照倾斜角度很大，电站的内耗比例就更大些，使得曲线两端斜率更大;本发明增发曲线两端的电量，使得曲线变得平缓，减少对电网的潮流冲击。[0030]一种光伏电站增发电量结构的增发电量方法：1时间在A点到B点钟之间，东西向0°到120°区域的光伏阵列空气开关4自动合闸；时间在C点到D点钟之间，东西向0°到180°区域的光伏阵列空气开关4自动合闸；时间在E点到F点钟之间，东西向6〇°到1S0°区域的光伏阵列空气开关4自动合阐，东西向0°到60°区域的光伏阵列空气开关4自动分闸；通过汇流箱3或者逆变器中的电流表和电压表判断南北向〇°到180°所分三区的光伏阵列之间的发电和反向充电情况，根据电流方向反馈分合闸相应空气升天4;、⑵时间在A’点到B’点钟之间，南北向0。到120。区域的光伏阵列空气开关4自动合闸；时间在CT点到D’点钟之间，南北向0。到180。区域的光伏阵列空气开关4自动合闸；时间在E，点到F’点钟之间，南北向60。到180。区域的光伏阵列空气开关4自动合闸，南北向〇。到6〇。区域的光伏阵列空气开关4自动分闸;通过汇流箱3或者逆变器中的电流表和电压表判断东西向0°到180°所分三区的光伏阵列之间的发电和反向充电情况，根据电流方向反馈分合闸相应空气开关4。[0031]上述方法中的时间点可根据具体地点进行设置，如：时间在5点到10点钟之间，东西向〇°到120°区域的光伏阵列的空气开关4自动合闸；时间在10点到16点钟之间，东西向〇。到180°区域的光伏阵列空气4开关自动合阐；时间在16点到21点钟之间，东西向60°到180°区域的光伏阵列空气开关4自动合闸，东西向0°到60°区域的光伏阵列的空气开关自动分闸;通过汇流箱3或者逆变器中的电流表和电压表判断南北向0°到180°所分三区的光伏阵列之间的发电和反向充电情况，根据电流方向反馈自动分合闸空气开关4。[0032]空气开关4的自动分合闸可以部分切换成手动控制。[0033]本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明；而且，本发明各部分所取的名称也可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。

权利要求：1.一种光伏电站增发电量结构，包括光伏阵列、连接线、汇流箱和逆变器;光伏阵列包括多个光伏组串，这些光伏组串依次串联;光伏阵列与汇流箱电连接;汇流箱与逆变器电连接；其特征在于:还包括空气开关;同一光伏阵列中的光伏组串朝向的角度相同；1按照光伏阵列所在平面的法线朝向，设法线与东向水平重合为〇°，法线与西向水平重合为180°，东西向的光伏阵列所在平面的法线朝向的角度为0°〜180°;将东西向的光伏阵列按照其所在平面的法线朝向角度分为三个区域:〇°〜60°为一个区域，60°〜120°为一个区域，120°〜180°为一个区域；2按照光伏阵列所在平面的法线朝向，设法线与南向水平重合为〇°，法线与北向水平重合为180°，南北向的光伏阵列所在平面的法线朝向的角度为0°〜180°;将南北向的光伏阵列按照其所在平面的法线朝向角度分为三个区域:〇°〜60°为一个区域，60°〜120°为一个区域，120°〜180°为一个区域；所在平面的法线朝向角度相同的光伏阵列并联后与同一个汇流箱电连接，空气开关安装在该汇流箱与逆变器之间;所在平面的法线朝向角度不相同的光伏阵列不与同一个汇流箱电连接。2.根据权利要求1所述的光伏电站增发电量结构，其特征在于:所述的东西向的光伏阵列所在平面的法线朝向的角度为以下角度中的一种:0°、60°、120°、180°。3.根据权利要求1所述的光伏电站增发电量结构，其特征在于:所述的南北向的光伏阵列所在平面的法线朝向的角度为以下角度中的一种:0°、60°、120°、180°。4.一种权利要求1-3任一权利要求所述的光伏电站增发电量结构的增发电量方法，其特征在于：1时间在A点到B点钟之间，东西向0°到120°区域的光伏阵列空气开关自动合闸；时间在C点到D点钟之间，东西向0°到180°区域的光伏阵列空气开关自动合闸；时间在E点到FA钟之间，东西向60°到180°区域的光伏阵列空气开关自动合阐，东西向0°到60°区域的光伏阵列空气开关自动分闸;通过汇流箱或者逆变器中的电流表和电压表判断南北向〇°到180°所分三区的光伏阵列之间的发电和反向充电情况，根据电流方向反馈分合闸相应空气开关；2时间在A’点到B’点钟之间，南北向0°到120°区域的光伏阵列空气开关自动合闸；时间在C’点到D’点钟之间，南北向0°到180°区域的光伏阵列空气开关自动合闸；时间在E’点到F’点钟之间，南北向60°到180°区域的光伏阵列空气开关自动合闸，南北向〇°到60°区域的光伏阵列空气开关自动分闸;通过汇流箱或者逆变器中的电流表和电压表判断东西向0°到180°所分三区的光伏阵列之间的发电和反向充电情况，根据电流方向反馈分合闸相应空气开关。

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