本發(fā)明涉及光伏升壓站領(lǐng)域，尤其涉及一體化智能光伏升壓站。

背景技術(shù)：

近幾年來，隨著新能源應(yīng)用的快速推進(jìn)與發(fā)展，太陽能發(fā)電項(xiàng)目的規(guī)模和數(shù)量出現(xiàn)大增的態(tài)勢。

而光伏發(fā)電項(xiàng)目涉及設(shè)備種類多、生產(chǎn)廠家多、建設(shè)周期長，大多數(shù)電器設(shè)施如匯流、逆變、升壓及接入開關(guān)等設(shè)備為不同廠家設(shè)計(jì)生產(chǎn)，由用戶在現(xiàn)場安裝，由于沒有系統(tǒng)設(shè)計(jì)、集成生產(chǎn)，在結(jié)構(gòu)、布局及管理方面做不到有機(jī)配合、融合一體，體積大、結(jié)構(gòu)分散、信息難以集成，管理復(fù)雜。

綜上所述，現(xiàn)有的光伏發(fā)電項(xiàng)目在現(xiàn)場安裝時，存在體積大、結(jié)構(gòu)分散、信息難以集成，管理復(fù)雜的缺點(diǎn)，因此，需要設(shè)計(jì)出有效的方案來克服以上缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提出一體化智能光伏升壓站，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在體積大、結(jié)構(gòu)分散、信息難以集成，管理復(fù)雜的缺點(diǎn)。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一體化智能光伏升壓站，包括高壓出線柜、升壓變壓器、低壓進(jìn)線柜、逆變器柜、通訊柜、低壓動力柜、安全防護(hù)殼、用于監(jiān)測與控制的智能化能源管理保護(hù)系統(tǒng)、用于控制光伏功率的控制器；

所述高壓出線柜的進(jìn)線端與所述升壓變壓器的高壓出線端電性連接，所述升壓變壓器的低壓進(jìn)線端與所述低壓進(jìn)線柜的出線端電性連接，所述低壓進(jìn)線柜的進(jìn)線端與所述逆變器柜的出線端電性連接，所述逆變器柜的出線端與所述低壓動力柜的出進(jìn)端電性連接，所述逆變器柜的進(jìn)線端與所述控制器的出線匯流排電性連接。

進(jìn)一步地，所述智能化能源管理保護(hù)系統(tǒng)包括監(jiān)測元件和控制元件；

所述監(jiān)控元件均與所述高壓出線柜、所述升壓變壓器、所述低壓進(jìn)線柜、所述逆變器柜、所述通訊柜、所述低壓動力柜電性連接；

所述控制元件均與所述高壓出線柜、所述升壓變壓器、所述低壓進(jìn)線柜、所述逆變器柜、所述通訊柜、所述低壓動力柜電性連接。

進(jìn)一步地，所述高壓出線柜的柜體配置為一體化密閉封裝結(jié)構(gòu)；所述升壓變壓器的柜體配置為一體化密閉封裝結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，還包括檢修通道；所述檢修通道設(shè)置于所述低壓進(jìn)線柜與所述逆變器柜之間。

進(jìn)一步地，所述控制器包括可控調(diào)節(jié)電阻和運(yùn)算控制保護(hù)裝置，所述可控調(diào)節(jié)電阻與所述運(yùn)算控制保護(hù)裝置電性連接。

進(jìn)一步地，所述可控調(diào)節(jié)電阻通過傳感器的浮點(diǎn)來計(jì)算；或所述可控調(diào)節(jié)電阻通過微處理器的浮點(diǎn)來計(jì)算。

進(jìn)一步地，所述安全防護(hù)殼由耐腐蝕材料制成；所述安全防護(hù)殼上設(shè)置有照明裝置、換熱排風(fēng)裝置、起吊裝置和密封門。

進(jìn)一步地，所述通訊柜通過gprs通用分組無線業(yè)務(wù)與所述智能化能源管理保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行通信；或所述通訊柜通過光纜與所述智能化能源管理保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行通信。

進(jìn)一步地，所述低壓進(jìn)線柜和所述逆變器柜的形狀均是矩形立方體。

進(jìn)一步地，所述通訊柜內(nèi)設(shè)置有通訊輸出模塊；所述通訊輸出模塊上設(shè)置有若干接口。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明提供的一體化智能光伏升壓站，高壓出線柜的出線端與電網(wǎng)分支電纜固定連接，高壓出線柜的進(jìn)線端與升壓變壓器的高壓出線端電性連接，升壓變壓器的低壓進(jìn)線端與低壓進(jìn)線柜的出線端電性連接，低壓進(jìn)線柜的進(jìn)線端與逆變器柜的出線端電性連接，逆變器柜的出線端與低壓動力柜的出進(jìn)端電性連接，逆變器柜的進(jìn)線端與控制器的出線匯流排電性連接，控制器的進(jìn)線端與光伏組件的出線電纜固定連接。本發(fā)明實(shí)施例中，高壓出線柜與升壓變壓器為一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)整體密封連接，提高安全可靠性；升壓變壓器的進(jìn)線端與低壓進(jìn)線柜的出線端一體化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)整體密封連接；將高壓出線柜、升壓變壓器、低壓進(jìn)線柜、逆變器柜、通訊柜、低壓動力柜、智能化能源管理保護(hù)系統(tǒng)集成后，安裝在安全防護(hù)殼內(nèi)部從而組成安全可靠的整體，而控制器分布于每一組光伏元件的下部，用于對每一組光伏元件的功率精確控制，進(jìn)而使光伏效率最大；通過一體化集成設(shè)計(jì)、工廠化全預(yù)裝，可以達(dá)到結(jié)構(gòu)優(yōu)化、布局緊湊的效果，而占地面積較同類設(shè)備小22％以上，運(yùn)輸與吊裝方便，安裝快捷。

附圖說明

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式提供的一體化智能光伏升壓站的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式提供的另一體化智能光伏升壓站的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1、高壓出線柜；2、升壓變壓器；3、低壓進(jìn)線柜；4、逆變器柜；5、通訊柜；6、低壓動力柜；7、安全防護(hù)殼；8、智能化能源管理保護(hù)系統(tǒng)；9、控制器；10、檢修通道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

為了縮短項(xiàng)目的建設(shè)周期、減少土地占用、減少設(shè)備運(yùn)維成本，提高設(shè)備整體可靠性，原來由多家供貨、分散建設(shè)的設(shè)備設(shè)施，逐漸被要求集成化與智能化，智能一體化箱式光伏升壓站是公司總結(jié)多年光伏發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)而開發(fā)的一系列全預(yù)裝、智能化、一體化的光伏發(fā)電設(shè)備，解決了光伏發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)周期長、建設(shè)成本高、運(yùn)維管理難等問題，該產(chǎn)品體積小、占地少、集成設(shè)計(jì)、統(tǒng)一管理、方便運(yùn)輸、快捷安裝、運(yùn)維管理簡化，深受用戶青睞，市場前景好。

智能一體化箱式光伏升壓站適用于集中式光伏電站和分布式光伏發(fā)電等場所，集成匯流、逆變、升壓、接入開關(guān)及并網(wǎng)計(jì)量、安穩(wěn)保護(hù)、在線監(jiān)控等功能于一體的綜合智能化能源站，滿足0.4kv、12kv及35kv等電壓等級并網(wǎng)，單套容量從100kw-2000kw。

圖1示例性地示出了本發(fā)明提供一體化智能光伏升壓站結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，圖1中，一體化智能光伏升壓站包括高壓出線柜、升壓變壓器、低壓進(jìn)線柜、逆變器柜、通訊柜、低壓動力柜、安全防護(hù)殼、用于監(jiān)測與控制的智能化能源管理保護(hù)系統(tǒng)、用于控制光伏功率的控制器；

高壓出線柜的進(jìn)線端與升壓變壓器的高壓出線端電性連接，升壓變壓器的低壓進(jìn)線端與低壓進(jìn)線柜的出線端電性連接，低壓進(jìn)線柜的進(jìn)線端與逆變器柜的出線端電性連接，逆變器柜的出線端與低壓動力柜的出進(jìn)端電性連接，逆變器柜的進(jìn)線端與控制器的出線匯流排電性連接。

具體來說，一體化智能光伏升壓站包括用于保護(hù)過流熔斷、保護(hù)過壓跳閘及保護(hù)避雷的高壓出線柜1、用于瓦斯保護(hù)、溫度保護(hù)、壓力保護(hù)及液位保護(hù)的升壓變壓器2、用于斷路保護(hù)的低壓進(jìn)線柜3、用于逆變電能的逆變器柜4、用于上傳數(shù)據(jù)及接收指令的通訊柜5、用于低壓電源的低壓動力柜6、安全防護(hù)殼7、用于監(jiān)測與控制高壓出線柜1、升壓變壓器2、低壓進(jìn)線柜3、逆變器柜4、通訊柜5及低壓動力柜6的智能化能源管理保護(hù)系統(tǒng)8、用于控制光伏功率的控制器9；

其中，具體實(shí)施中，高壓出線柜1包括具有過流熔斷、過壓跳閘及避雷保護(hù)功能的部件，當(dāng)需要不同的保護(hù)時，控制器會觸發(fā)相應(yīng)的部件啟動其功能；升壓變壓器2包括具有瓦斯保護(hù)、溫度保護(hù)、壓力保護(hù)及液位保護(hù)的部件，當(dāng)需要不同的保護(hù)時，控制器會觸發(fā)相應(yīng)的部件啟動其功能；低壓進(jìn)線柜3具有斷路保護(hù)的功能。

高壓出線柜1的進(jìn)線端與升壓變壓器2的高壓出線端電性連接，升壓變壓器2的低壓進(jìn)線端與低壓進(jìn)線柜3的出線端電性連接，低壓進(jìn)線柜3的進(jìn)線端與逆變器柜4的出線端電性連接，逆變器柜4的出線端與低壓動力柜6的出進(jìn)端電性連接，逆變器柜4的進(jìn)線端與控制器9的出線匯流排電性連接。

上述實(shí)施中，具體來說，其中高壓出線柜1的出線端與電網(wǎng)分支電纜固定連接，高壓出線柜1的進(jìn)線端與升壓變壓器2的高壓出線端相連，升壓變壓器2的低壓進(jìn)線端與低壓進(jìn)線柜3的出線端相連，低壓進(jìn)線柜3的進(jìn)線端與逆變器柜4的出線端相連，逆變器柜4的出線端與低壓動力柜6的出進(jìn)端相連，逆變器柜4的進(jìn)線端與控制器9的出線匯流排相連，控制器9的進(jìn)線端與光伏組件的出線電纜固定連接。

具體實(shí)施中，將高壓出線柜1、升壓變壓器2、低壓進(jìn)線柜3、逆變器柜4、通訊柜5、低壓動力柜6、智能化能源管理保護(hù)系統(tǒng)8集成后，安裝在安全防護(hù)殼7內(nèi)部從而組成安全可靠的整體，而控制器9分布于每一組光伏元件的下部，用于對每一組光伏元件的功率精確控制，進(jìn)而使光伏效率最大。

進(jìn)一步地，在具體實(shí)施中，高壓出線柜1的柜體配置為一體化密閉封裝結(jié)構(gòu)；升壓變壓器2的柜體配置為一體化密閉封裝結(jié)構(gòu)。高壓出線柜1帶五防安全保護(hù)功能，可實(shí)現(xiàn)過流熔斷保護(hù)、過壓跳閘保護(hù)及避雷保護(hù)，高壓出線柜1與升壓變壓器2為一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)整體密封連接，提高安全可靠性；升壓變壓器2具有瓦斯保護(hù)、溫度保護(hù)、壓力保護(hù)、液位保護(hù)的功能，升壓變壓器2的進(jìn)線端與低壓進(jìn)線柜3的出線端相連，升壓變壓器2的進(jìn)線端與低壓進(jìn)線柜3的出線端一體化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)整體密封連接。

進(jìn)一步地，具體實(shí)施中，低壓進(jìn)線柜3和逆變器柜4的形狀均是矩形立方體。低壓進(jìn)線柜3具有框架斷路器及計(jì)量、顯示、保護(hù)裝置；逆變器柜4具有逆變裝置、濾波裝置、保護(hù)裝置，逆變器柜4具體實(shí)施中與最大功率點(diǎn)跟蹤控制器的出線匯流排相連。

進(jìn)一步地，其中，智能化能源管理保護(hù)系統(tǒng)8包括監(jiān)測元件和控制元件；其中，監(jiān)測元件用于監(jiān)測高壓出線柜1、升壓變壓器2、低壓進(jìn)線柜3、逆變器柜4、通訊柜5、低壓動力柜6，控制元件用于控制高壓出線柜1、升壓變壓器2、低壓進(jìn)線柜3、逆變器柜4、通訊柜5、低壓動力柜6。

監(jiān)控元件均與高壓出線柜1、升壓變壓器2、低壓進(jìn)線柜3、逆變器柜4、通訊柜5、低壓動力柜6相連；控制元件均與高壓出線柜1、升壓變壓器2、低壓進(jìn)線柜3、逆變器柜4、通訊柜5、低壓動力柜6相連；

控制元件均與高壓出線柜1、升壓變壓器2、低壓進(jìn)線柜3、逆變器柜4、通訊柜5、低壓動力柜6相連；控制元件均與高壓出線柜1、升壓變壓器2、低壓進(jìn)線柜3、逆變器柜4、通訊柜5、低壓動力柜6相連；

具體實(shí)施中，監(jiān)控元件和控制元件與各光伏組件的連接的關(guān)系可以是以下幾種方式：監(jiān)控元件與各高壓出線柜1、升壓變壓器2、低壓進(jìn)線柜3、逆變器柜4、通訊柜5、低壓動力柜6的進(jìn)線端相連，控制元件均與高壓出線柜1、升壓變壓器2、低壓進(jìn)線柜3、逆變器柜4、通訊柜5、低壓動力柜6的出線端相連；監(jiān)控元件與各高壓出線柜1、升壓變壓器2、低壓進(jìn)線柜3、逆變器柜4、通訊柜5、低壓動力柜6的出線端相連，控制元件均與高壓出線柜1、升壓變壓器2、低壓進(jìn)線柜3、逆變器柜4、通訊柜5、低壓動力柜6的進(jìn)線端相連；監(jiān)控元件與各高壓出線柜1、升壓變壓器2、低壓進(jìn)線柜3、逆變器柜4、通訊柜5、低壓動力柜6的進(jìn)線端和出現(xiàn)端均相連，控制元件均與高壓出線柜1、升壓變壓器2、低壓進(jìn)線柜3、逆變器柜4、通訊柜5、低壓動力柜6的進(jìn)線端和出線端均相連。

智能化能源管理保護(hù)系統(tǒng)8是一個智能化計(jì)算機(jī)能源管理及保護(hù)管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、處理、上傳、操作指令的下達(dá)和執(zhí)行。

進(jìn)一步地，通訊柜5通過gprs(generalpacketradioservice,通用分組無線業(yè)務(wù))與智能化能源管理保護(hù)系統(tǒng)8進(jìn)行通信；或通訊柜5通過光纜與智能化能源管理保護(hù)系統(tǒng)8進(jìn)行通信。通訊柜5通過gprs或光纜的方式與智能化能源管理保護(hù)系統(tǒng)8進(jìn)行通信，可以實(shí)現(xiàn)與中心機(jī)房的數(shù)據(jù)交換和指令執(zhí)行。

其中，在具體實(shí)施中，通訊柜5內(nèi)設(shè)置有通訊輸出模塊；通訊輸出模塊上設(shè)置有若干接口，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳及中心控制室操作指令的接收。

進(jìn)一步地，控制器9包括可控調(diào)節(jié)電阻和運(yùn)算控制保護(hù)裝置，可控調(diào)節(jié)電阻與運(yùn)算控制保護(hù)裝置電性連接。其中，具體實(shí)施中，控制器9可以是最大功率點(diǎn)跟蹤控制器。

具體實(shí)施中，控制器9還包括銅母線，也就是說，控制器9的內(nèi)部由采用銅母線加可控調(diào)節(jié)電阻及運(yùn)算控制保護(hù)裝置組成。

進(jìn)一步地，可控調(diào)節(jié)電阻通過傳感器的浮點(diǎn)來計(jì)算；或可控調(diào)節(jié)電阻通過微處理器的浮點(diǎn)來計(jì)算。通過傳感器的浮點(diǎn)及通過微處理器的浮點(diǎn)來計(jì)算可控調(diào)節(jié)電阻的值，可以實(shí)現(xiàn)對光伏組件的最大功率追蹤，能滿足在高原、沙漠、海島等各種惡劣工況條件下長期連續(xù)安全運(yùn)行。

進(jìn)一步地，安全防護(hù)殼7由耐腐蝕材料制成；安全防護(hù)殼7上設(shè)置有照明裝置、換熱排風(fēng)裝置、起吊裝置和密封門。具體實(shí)施中，通過在安全防護(hù)殼7中設(shè)置高強(qiáng)度耐腐殼體、照明裝置、換熱排風(fēng)裝置、起吊裝置和密封門，可以實(shí)現(xiàn)承載和保護(hù)所有光伏元件的保護(hù)，以及便于吊裝運(yùn)輸。

進(jìn)一步地，一體化智能光伏升壓站還包括檢修通道10，檢修通道10設(shè)置于低壓進(jìn)線柜3與逆變器柜4之間。圖2示例性地示出了另一體化智能光伏升壓站的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示。圖2中，一體化智能光伏升壓站包括高壓出線柜1、升壓變壓器2、低壓進(jìn)線柜3、逆變器柜4、通訊柜5、低壓動力柜6、安全防護(hù)殼7、用于監(jiān)測與控制高壓出線柜1、升壓變壓器2、低壓進(jìn)線柜3、逆變器柜4、通訊柜5及低壓動力柜6的智能化能源管理保護(hù)系統(tǒng)8、檢修通道10。當(dāng)然，圖2中的一體化智能光伏升壓站也是包括控制器9的，與圖1中的控制器9的功能及其連接關(guān)系是相同的，在圖2中沒有畫出。

為了更好地理解本發(fā)明方案，下面提供一體化智能光伏升壓站的另具體實(shí)施方式。

在現(xiàn)場安裝本發(fā)明的一體化智能光伏升壓站時，只需將一體化智能箱式光伏升壓站吊裝在已經(jīng)制作好的基座上，與接地系統(tǒng)接好，高壓出線柜1的出線端與電網(wǎng)的分支電纜固定連接，最大功率點(diǎn)跟蹤控制器的進(jìn)線端與光伏組件的出線電纜固定連接，將通訊模塊端口與光纜連接，如光纜通訊，至此即完成了升壓站的現(xiàn)場的安裝。

完成各站點(diǎn)及站點(diǎn)與控制中心的系統(tǒng)調(diào)試就可以發(fā)電運(yùn)行了。具體地，由光伏組件輸出的直流電能經(jīng)直流電纜進(jìn)入最大功率點(diǎn)跟蹤控制器將電能控制或放大后、經(jīng)逆變器柜4將電能逆變?yōu)榻涣麟娔堋⒔?jīng)濾波后流入低壓進(jìn)線柜3、通過流入交流進(jìn)線低壓柜經(jīng)升壓變壓器2升壓后流經(jīng)高壓出線柜1輸出到電網(wǎng)。

其中，安全防護(hù)外殼7可以防止動物及雜物給智能一體化光伏升壓站帶來損害，可以防止風(fēng)沙、雨水、塵土、水霧對電氣設(shè)備的危害，自動控制整體溫度低于安全限值。

智能化能源管理保護(hù)系統(tǒng)8，在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的監(jiān)控之中，由計(jì)算機(jī)下達(dá)指令控制各種電機(jī)、儀器、儀表及通訊模塊，使中心控制室可以遠(yuǎn)離實(shí)時監(jiān)測到各站點(diǎn)的運(yùn)行數(shù)據(jù)及完成遠(yuǎn)距離控制完成作業(yè)指令。

為了更清楚本發(fā)明的創(chuàng)新之處，現(xiàn)總結(jié)如下：

1、智能化：基于全站在線監(jiān)測、保護(hù)及通信集成管理功能，實(shí)現(xiàn)全站智能化、信息化與自動化，完成匯流箱、匯流柜、逆變器、變壓器及開關(guān)柜等重要設(shè)備的電氣參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)的集成采集、處理、監(jiān)視、保護(hù)及綜合管理。而國內(nèi)同類產(chǎn)品為分體式獨(dú)立設(shè)備形式，存在數(shù)據(jù)交換困難，統(tǒng)一管理難以實(shí)現(xiàn)的缺點(diǎn)；

2、小型化：一體化集成設(shè)計(jì)、工廠化全預(yù)裝，結(jié)構(gòu)優(yōu)化、布局緊湊，占地面積較同類設(shè)備小22％以上，運(yùn)輸與吊裝方便，安裝快捷。而國內(nèi)同類產(chǎn)品由不同的企業(yè)單獨(dú)設(shè)計(jì)，在現(xiàn)場單獨(dú)安裝連接占地面積大、安裝周期長；

3、一體化：將匯流、逆變、升壓、并網(wǎng)開關(guān)以及接入開關(guān)站(總接入點(diǎn))等功能模塊一體化設(shè)計(jì)生產(chǎn)，同時可將計(jì)量、監(jiān)測、保護(hù)(微機(jī)繼電保護(hù)、安全穩(wěn)定保護(hù)、防孤島保護(hù)等)、遠(yuǎn)動(調(diào)度通信)及電站監(jiān)控系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)實(shí)施，達(dá)到一二次設(shè)備融合設(shè)計(jì)、一體化生產(chǎn)。而國內(nèi)同類產(chǎn)品由不同的企業(yè)獨(dú)立設(shè)計(jì)生產(chǎn)，缺乏系統(tǒng)性一致性；

4、最大功率點(diǎn)跟蹤控制器：在一個規(guī)定的周期內(nèi)，微處理器定期地主動調(diào)節(jié)pwm(pulsewidthmodulation,脈沖寬度調(diào)制)的占空比，改變太陽能電池的輸出電流，從而引起太陽能電池的輸出電壓變化，檢測太陽能電池輸出電壓及輸出電流，計(jì)算出太陽能電池陣列的輸出功率，根據(jù)最大功率點(diǎn)跟蹤策略尋找最大功率點(diǎn)的位置，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的效率最大化。

另外，需要說明的是，以上實(shí)施中，高壓出線柜1也可以稱為出線高壓負(fù)荷開關(guān)柜；低壓進(jìn)線柜3也可以稱為交流進(jìn)線低壓柜；控制器9也可以稱為最大功率點(diǎn)跟蹤控制器。

本發(fā)明是通過優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述的，本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對這些特征和實(shí)施例進(jìn)行各種改變或等效替換。本發(fā)明不受此處所公開的具體實(shí)施例的限制，其他落入本申請的權(quán)利要求內(nèi)的實(shí)施例都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。