技術領域

本發明主要涉及到光伏發電設備領域，特指一種單端VSC—HVDC光伏發電系統。

背景技術

隨著能源危機的不斷加劇，氣候、環境問題的日益嚴重，新能源的開發和利用迫在眉睫。日本大地震引發福島核輻射嚴重泄露事故，再次引發全世界對核電安全性的反思，德國將于2022年關停最后一座核電站；中國也對計劃新建的核電站重新進行了安全評估。

隨之而來的是光伏發電、風電等可再生能源受到了全球的普遍高度關注。2009年3月《關于加快推進太陽能光電建筑應用的實施意見》、《太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法》出臺，2009年7月《關于實施金太陽示范工程的通知》的實施，2011年8?月1?日國家發改委正式發布非招標光伏項目統一實施1元/度的上網電價，上述政策的實施加速了國內光伏市場的快速發展。

光伏發電主要是利用半導體的“光生伏打”效應把光能轉換為電能，光伏并網發電系統是指由太陽能電池組件將太陽光轉換為直流電能，再通過逆變器將直流電轉換為電能質量滿足電網需求的交流電，最后通過升壓變壓器或直接與電網連接。由于現有電力系統多采用交流傳輸，而光伏發電產生的是直流電，因此必須把光伏發電產生的直流電通過變流器轉換為交流電，同時由于太陽能的分散性和光伏電池組件的耐壓能力限制等，導致大型光伏電站具有占地面積廣、直流系統電壓等級低（最大開路電壓在1000V以下，長期工作電壓在700V左右），而大型光伏電站多采用集中并網的方式（多采用1MW為一個光伏發電單元），這樣就導致現有大型光伏電站具有直流損耗大的缺點。受光伏發電系統直流電壓影響，現有光伏并網逆變器的交流輸出電壓多為270V和315V，而大型光伏電站多是通過35kV及以上電壓等級輸電網向外輸送電能，導致必須經過兩級升壓環節才能完成光伏并網逆變器的并網輸電，每次升壓環節的升壓變壓器均會產生損耗，降低了光伏發電系統的整體效率；由于大型光伏電站的裝機容量多在10MW以上，因此同一光伏電站需要使用數十甚至上百臺光伏并網逆變器并聯，增加了電力調度的難度，而且光伏并網逆變器為電力電子裝置，會對電網產生一定的諧波干擾，多臺逆變器并聯會加劇諧波污染的危害程度，增加了諧波治理成本；同時由于我國大型光伏電站多建設于光照資源豐富的西北荒漠與戈壁地區，離并網點較遠，一般離現有高壓輸電網距離較遠（多為幾十到上百公里），需要建設專門的高壓架空輸電線路，額外建設輸電線路成本較高。且現有的輸電側并網光伏電站受光伏電池組件耐壓能力（最高耐壓1000V）限制，系統直流電壓等級多在1kV以下，并網逆變裝置的輸出電壓為270V或315V，通過升壓變壓器后與10kV交流母線相連，再通過升壓變壓器與35kV及以上輸電網相連。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種結構簡單緊湊、成本低廉、安裝使用方便、效率高、適用范圍廣的單端VSC—HVDC光伏發電系統。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種單端VSC—HVDC光伏發電系統，包括一個以上的光伏直流升壓站、HVDC正極電纜、HVDC負極電纜、HVDC換流器、變壓器和高壓交流電網，所述光伏直流升壓站的正負端分別經HVDC正極電纜、HVDC負極電纜與HVDC換流器相連，所述HVDC換流器的輸出端經變壓器與高壓交流電網相連。

作為本發明的進一步改進：

每個所述光伏直流升壓站由兩個以上直流發電單元和兩個以上旁路開關組成。

每個所述光伏直流升壓站中第一個直流發電單元輸出側的正極與HVDC正極電纜相連、最后一個直流發電單元輸出側的負極與HVDC負極電纜相連，通過HVDC輸電線路和直流穩壓電容后由大容量的HVDC換流器轉換成為滿足電網需求的交流電經變壓器升壓后與高壓交流電網相連。

每個所述直流發電單元包括一個以上的電池陣列、一個以上的匯流箱、直流配電柜和DC/DC高頻隔離變流器，每個所述電池陣列均通過一個匯流箱后與直流配電柜相連，所述直流配電柜的輸出端與?DC/DC高頻隔離變流器相連。

當所述光伏直流升壓站為兩個以上時，兩個以上的光伏直流升壓站呈并聯狀。

所述HVDC正極電纜與HVDC負極電纜之間設置電容。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

1、本發明的單端VSC—HVDC光伏發電系統，結構簡單緊湊、成本低廉、安裝使用方便，可以通過DC/DC升壓環節提升光伏發電系統直流電壓等級，降低直流損耗；采用地下或海底HVDC輸電電纜完成高壓直流電能的傳輸，無需建設專門的架空輸電線路。