第36卷第6期
2019年12月
现
代
电
力
Modern
Electric
Power
V01.36
NO.6
Dec.
2019
文章编号:1007—2322(2019)06—0029—09
文献标志码:A
中图分类号:TM5
光伏直流汇集关键电力电子设备技术现状分析
夏
琦,余滢婷,查鹏程,刘
飞,孙建军,查晓明
(武汉大学电气与自动化学院,湖北武汉430072)
Technology
Status
Analysis
of
Key
Power
Electronic
Devices
for
Photovoltaic
DC—Connected
Power
Systems
XIA
Qi,YU
Yingting,ZHA
Pengcheng,LIU
Fei,SUN
Jianjun,ZHA
Xiaoming
(School
of
Electrical
Engineering
and
Automation,Wuhan
University,Wuhan
430072,China)
摘要:光伏直流汇集与交流汇集相比,发电效率高,所
需变流器级数少,且输电过程损耗小,输电容量大。但直
流汇集的升压技术以及工程应用不及交流汇集成熟。通过
分析光伏直流汇集所需的高升压比DC/DC变换器的拓扑
结构,高频变压器的容量与工作频率,直流断路器的电
压、电流及关断时间,分析了光伏直流汇集的工程应用可
行性。
关键词:光伏直流汇集:DC/pc变换器;高频变压器;直
流断路器
Abstract:Compared
with
the
photovoltaic
AC-connected
power
system,the
photovoltaic
DC—connected
system
has
advantages
of
higher
efficiency,less
converters’classes,
smaller
transmission
loss,and
larger
transmission
capacity.
However,technologies
and
engineering
applications
of
the
photovoltaic
DC—connected
power
system
are
not
as
mature
as
the
AC
system.Topologies
of
high
boost
ratio
DC/DC
converters,capacity
and
working
frequency
of
high—fre—
quency
transformers,and
voltage,current
and
turn-off
time
of
DC
circuit
breakers
are
analyzed
in
this
paper
to
illustrate
the
engineering
application
feasibility
of
photovoltaic
DC—
connected
power
systems.
Keywords:photovoltaic
DC—connected
power
system;DC/
DC
converter;high-frequency
transformer;DC
circuit
breaker
0
引
言
随着中国对环境和能源问题的重视[1],清洁能
源的发电量增长迅速。2017年,全国发电量6.5
万亿kWh,比上年增长5.9%。其中,火电增长
5.1%,水电增长0.5%,风电增长24.4%,光伏
发电增长57.1%,核电增长16.3%。虽然光伏发
电增速最快,但6
000kW及以上光伏发电厂发电
设备利用小时数为1
204h,仅为火电厂发电设备
利用小时数的0.37倍[2],可见光伏发电存在不合
理的弃光现象。导致这种现象的一个重要原因是
西北地区太阳能丰富,东南地区用电量大口。4],需
要大容量远距离“西电东送”和“北电南送”。由
于我国发展的特点,这种输电格局将长时间
存在‘…。
交流输电难以满足这种输电格局,限制了大型
光伏电站的发电效率。光伏交流电站的逆变器并联
数多时存在的耦合效应会降低并网逆变器控制系统
回路的带宽和稳定裕度,使电能质量降低[63;光伏
交流汇集系统并网处有低电压脱网的风险,站内距
离主变远的发电单元有高电压脱网的风险口1;站内
与站间交流汇集线路损耗大,系统整体效率偏
低口]。对于以上问题,光伏直流汇集与直流输电是
一种解决方案‘…。直流输电损耗小,输电能力大,
更能满足大容量远距离输电要求。且光伏直流汇集
系统无输电电抗,所需变流器级数少,提高了光伏
发电效率。光伏直流汇集系统在未来有很大的应用
空间。
1
适用于光伏直流汇集的DC/DC变
换器
1.1
光伏直流汇集DC/DC变换器的特点
在交流汇集中,为保证光伏组件串电流的一致
性,组件串联数目受到限制,进而限制输入电压,
同时考虑到发电效率,器件耐压以及成本,光伏逆
变器的最大功率跟踪范围(maximum
power
point
tracking,MPPT)多设计为320~600V,450~
820V,500~820V,MPPT的最大输入电压多设
现代电力,2019,36(6)http:∥xddl.neepu.edu.cn
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