一種應用于光伏電站的智能柔性開關裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)中，新能源發(fā)電領域，具體講涉及一種應用于光伏電站的智能柔性開關裝置。
【背景技術】
[0002]隨著全球新能源裝機容量的不斷攀高，尤其是國內光伏發(fā)電裝機容量的高速增長，目前中國已成為全球光伏發(fā)電裝機容量全球第一的位置，預計2015年底光伏發(fā)電裝機容量可達到49GW。但從目前已投入運營的，還是即將投入運營的集中式光伏電站還是分布式光伏電站來看，都存在一個通用性的問題，即光伏發(fā)電系統(tǒng)具有明顯的時效性，白天發(fā)電、晚上停運。且無論白天還是晚上，光伏發(fā)電電站系統(tǒng)不和并網(wǎng)母線系統(tǒng)脫離，會造成當光伏電站不發(fā)電時，因電站內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)電時耗電巨大，運營成本較高的問題。之前的電站因國家政策支持及補貼的力度較大，這些運營成本，基本構不成太大壓力，但隨著電站自身光伏組件的衰減、設備發(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，或者運營方并不清楚電站自身耗電問題，或者沒有預估到自身耗電的嚴重性，在設計之初未關注到該問題，隨著電站的運行，這些問題逐一顯現(xiàn)出來。根據(jù)相關調研計算，光伏電站自身耗電的損失已經(jīng)占到光伏電站自身運營成本的70%以上。剛開始因受政策補貼的時間限制，并沒有引起投資人或者電站運營方的注意，甚至以上運營成本，在國家大力的扶持下，并沒有顯現(xiàn)。隨著國家對新能源發(fā)電的補貼逐步的降低，光伏電站的投入與產(chǎn)出比的下滑，光伏電站收益時效性壓力增大，光伏電站自身的運營成本越來越受到關注，因此解決光伏電站自身在不發(fā)電時的損耗尤為迫切，是減低光伏電站運維成本的有效策略。同時，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、性價比高、安裝便捷、維護方便、自身壽命長等特點。尤其是進入十二五后，我國光伏電站建設速度加快，國內光伏裝機規(guī)模正在不斷迅速擴大，但對成本的要求，投入與產(chǎn)出比的需求愈發(fā)強烈。另一方面，隨著國家對光伏發(fā)電的補貼，大幅度降低大，市場競爭進一步加劇，光伏發(fā)電自身成本的壓力更加突出；在這些新形勢下，對光伏電站自身節(jié)能提出了更高要求。一種應用于光伏電站的智能型節(jié)能系統(tǒng)，對促進光伏電站自身運行成本的降低、保障光伏電站收益最大化及安全穩(wěn)定優(yōu)質經(jīng)濟運行具有重要意義。
[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)對電力系統(tǒng)安全調度的影響已經(jīng)顯現(xiàn)，給電網(wǎng)運行調度帶來了一系列新的挑戰(zhàn)，尤其是光伏發(fā)電的大規(guī)模接入所帶來的不發(fā)電時自身損耗巨大，增加了電網(wǎng)負荷，增加了電網(wǎng)調度的難度。因此解決光伏發(fā)電電站在晚上或者陰雨天不發(fā)電時自身損耗的問題，需要一種有效的技術手段解決這個問題。在未來，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維節(jié)能，降低電網(wǎng)負荷的關鍵措施之一，研制應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。符合國家對建設節(jié)能型社會的趨勢，也符合未來國家對光伏發(fā)電電站建設符合真正意義上新能源發(fā)電的要求。
[0004]解決光伏發(fā)電電站自身損耗問題，若采用常規(guī)的在并網(wǎng)點位置增裝機械式高壓開關，需要人工每天定點手動投入或投出，工作量大、效率低、安全性差，經(jīng)濟性不高。而且對電網(wǎng)的沖擊較大，具有極大的故障風險。因此采用機械式手動開關，顯然不符合電站實際運維要求。
[0005]采用在并網(wǎng)點增裝機械式高壓開關和控制裝置，可以解決光伏電站遠方控制電站不發(fā)電時與并網(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，對大電網(wǎng)的巨大沖擊，甚至因光伏電站投入時，造成電網(wǎng)系統(tǒng)遠端的變電站保護系統(tǒng)動作，跳閘。影響電網(wǎng)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，性質極其惡劣，影響較大，對電站的運營帶來較大的影響，因此該方式不是最佳方法，也不符合未來技術發(fā)展趨勢。

【發(fā)明內容】

[0006]針對現(xiàn)有技術和新能源自身現(xiàn)狀存在的問題，本發(fā)明提供一種應用于光伏電站的智能柔性開關裝置。本發(fā)明具有極強的創(chuàng)新性。具有工作穩(wěn)定可靠、自身損耗低，無散熱裝置、壽命長、動態(tài)響應速度快等優(yōu)點?？蓪崿F(xiàn)新能源發(fā)電的低成本運維、高可靠性并網(wǎng)。使得光電電站的系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠、智能化程度高，可以實現(xiàn)了真正意義上的無人值守操作的效果。
[0007]本發(fā)明的目的是采用下述技術方案實現(xiàn)的:
一種應用于光伏電站的智能柔性開關裝置，用于光伏發(fā)電電站系統(tǒng)中，包括:
包括機械開關和電力電子開關，用于控制光伏電站發(fā)電系統(tǒng)是否接入電網(wǎng)或者和電網(wǎng)脫離；
機械開關采用具有開通或關斷自滅弧功能的高壓接觸器，包括機械觸點(K1)和控制線圈；
電力電子開關采用晶閘管組，由反并聯(lián)高壓晶體管對多級串并聯(lián)連接組成。
[0008]高壓晶體管組的觸發(fā)信號為一組互補的脈沖信號。
[0009]根據(jù)光伏電站并網(wǎng)電壓等級及所述裝置安裝位置的不同，晶閘管組所含的串并聯(lián)高壓晶體管對個數(shù)不同。
[0010]晶閘管組所含的反并聯(lián)高壓晶體管對串聯(lián)N個，然后并聯(lián)Μ組，Μ、Ν為自然數(shù)。
[0011]若裝置應用于光伏發(fā)電電站并網(wǎng)點電壓等級為10KV電網(wǎng)系統(tǒng)中時，只需要10~12對反并聯(lián)晶體管對串聯(lián)連接即可；若裝置應用于光伏發(fā)電電站并網(wǎng)點電壓等級為35KV電網(wǎng)系統(tǒng)中時，需要22~24對反并聯(lián)晶體管對串聯(lián)連接即可。
[0012]若裝置安裝在光伏電站有多個并網(wǎng)點光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中時，無需并聯(lián)；若裝置安裝在只有一個并網(wǎng)點的光伏發(fā)電電站中時，可以通過并聯(lián)晶閘管，此時并聯(lián)組數(shù)Μ大于等于2ο
[0013]當光伏電站滿足并網(wǎng)發(fā)電條件時，節(jié)能系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)電壓的相位，控制電力電子開關開通時刻，柔性控制并網(wǎng)電壓的切入。
[0014]當光伏電站完成正常接入大電網(wǎng)的切換后，電力電子開關退出，機械式開關閉合，能量主要從機械開關流過。
[0015]所述的用于光伏電站的智能型開關安裝在光伏發(fā)電電站系統(tǒng)總并網(wǎng)母線和電網(wǎng)電壓之間，適用光伏發(fā)電站系統(tǒng)有且只有一個總并網(wǎng)點系統(tǒng)，并網(wǎng)點母線電壓為三相交流lOkV母線或者35kV母線電網(wǎng)系統(tǒng)。
[0016]所述的用于光伏電站的智能型開關串聯(lián)安裝在每個光伏發(fā)電逆變系統(tǒng)和電網(wǎng)系統(tǒng)之間，適用光伏發(fā)電站系統(tǒng)有多個并網(wǎng)點的系統(tǒng)，并網(wǎng)點母線電壓為三相交流10kV母線或者35kV母線電網(wǎng)系統(tǒng)。
[0017]與現(xiàn)有技術比，本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明開關單元主要由電力電子開關和機械開關組成，其中電力電子開關為兩組反并聯(lián)連接的晶閘管組成、機械開關采用高性能長壽的高壓接觸器，該開關受控于控制單元。具有工作穩(wěn)定可靠、自身損耗低，無散熱裝置、壽命長、動態(tài)響應速度快等優(yōu)點。所示開關應用于光伏發(fā)電站并網(wǎng)接入口升壓變的高壓側或者上一級變壓器的低壓側，根據(jù)電站狀態(tài)自行決策或者接受遠方調度中心指令，控制光伏電站發(fā)電系統(tǒng)是否接入電網(wǎng)或者和電網(wǎng)脫離，從而有效降低電站不發(fā)電時，電站內大容量變壓器、大容量逆變器自身的損耗，為電站運營方帶來巨大的節(jié)能收益。
【附圖說明】
[0018]圖1為智能柔性開關裝置示意圖。
[0019]圖2為智能柔性開關裝置安裝于光伏發(fā)電站總并網(wǎng)點系統(tǒng)示意圖。
[0020]圖3為智能柔性開關裝置開關安裝于光伏發(fā)電站多個并網(wǎng)點的系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0022]如圖1所示，一種應用于光伏電站的智能柔性開關裝置31包括機械開關和電力電子開關，機械開關米