本發(fā)明涉及太陽能發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及光伏并網(wǎng)模擬系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

隨著傳統(tǒng)能源的過渡開采和利用，全世界正面臨著能源枯竭的現(xiàn)狀。同時，傳統(tǒng)能源的使用在很大程度上造成了全球氣候變暖、生態(tài)環(huán)境惡化等問題。為了節(jié)約資源和保護環(huán)境，世界各國不斷呼吁利用風能、太陽能等清潔能源進行發(fā)電，造就了太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。

光伏發(fā)電系統(tǒng)可分為離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，其中，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)比離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)投資減少25％。將光伏發(fā)電系統(tǒng)以微網(wǎng)的形式接入到大電網(wǎng)并網(wǎng)運行，與大電網(wǎng)互為支撐，是提高光伏發(fā)電規(guī)模的重要技術(shù)出路，通過并網(wǎng)能夠擴張?zhí)柲苁褂玫姆秶挽`活性。光伏發(fā)電并網(wǎng)就是太陽能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電之后直接接入公共電網(wǎng)，供用戶使用。

隨著光伏裝機容量在區(qū)域電網(wǎng)中占的比重越來越高，新能源發(fā)電規(guī)模接入電網(wǎng)后對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的影響日益顯著。但由于光伏并網(wǎng)設(shè)備設(shè)置在太陽能資源豐富的戶外開闊地區(qū)，因此當出現(xiàn)雷電出現(xiàn)時，會對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)造成嚴重影響，甚至會造成整個電網(wǎng)的癱瘓。因此，在構(gòu)建光伏并網(wǎng)系統(tǒng)時，必須考慮到雷電對光伏設(shè)備和電網(wǎng)的影響。由于光伏系統(tǒng)造價較高，不能將光伏系統(tǒng)直接置于雷電當中進行測試，且自然環(huán)境中的雷電毫無規(guī)律不能很好的研究雷電到底對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)會造成什么樣的影響。

因此，有必要提出一種光伏并網(wǎng)模擬系統(tǒng)及控制方法，以研究雷電對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的影響，避免實際應(yīng)用中雷電對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)造成損壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的一個目的在于，提出一種光伏并網(wǎng)模擬系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中無法使用光伏并網(wǎng)系統(tǒng)研究雷電對光伏設(shè)備和電網(wǎng)的影響的問題。

本發(fā)明的另一個目的在于，提出一種光伏并網(wǎng)模擬系統(tǒng)控制方法，該方法應(yīng)用在上述光伏并網(wǎng)模擬系統(tǒng)上，以研究雷電對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的影響。

(二)技術(shù)方案

為了達到上述目的，一方面，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

光伏并網(wǎng)模擬系統(tǒng)，包括光伏組件模擬單元、并網(wǎng)逆變器模擬單元、氫燃料電池組件模擬單元，所述光伏組件模擬單元和氫燃料電池組件模擬單元通過并網(wǎng)逆變器模擬單元接入到電網(wǎng)模擬單元；

還包括雷電模擬發(fā)生器、雷電監(jiān)測模擬單元和設(shè)置于各個單元上的模擬避雷器，所述雷電監(jiān)測模擬單元包括將所述并網(wǎng)逆變器模擬單元的交流輸出端設(shè)置為防雷箱一級保護；

所述雷電監(jiān)測模擬單元還包括模擬控制器和模擬避雷監(jiān)測器，所述模擬避雷監(jiān)測器包括直接雷擊模擬監(jiān)測器和間接雷擊模擬監(jiān)測器，所述直接雷擊模擬監(jiān)測器用于監(jiān)測直接雷擊后光伏并網(wǎng)模擬系統(tǒng)受到的雷擊電流的強度、雷擊電壓的極性、雷擊次數(shù)；

所述間接雷擊模擬監(jiān)測器用于監(jiān)測雷擊發(fā)生后所述模擬避雷器的損壞情況；

所述氫燃料電池組件模擬單元包括依次連接的電解水裝置、氫氣儲罐和氫燃料電池，所述氫燃料電池與所述并網(wǎng)逆變器模擬單元相連接，所述氫燃料電池產(chǎn)生的電能通過所述并網(wǎng)逆變器模擬單元接入所述電網(wǎng)模擬單元。

進一步的，所述并網(wǎng)逆變器模擬單元與電網(wǎng)模擬單元之間設(shè)置有模擬濾波器；

所述模擬濾波器用于對所述并網(wǎng)逆變器模擬單元輸出的交流電進行濾波，以獲得與所述電網(wǎng)模擬單元相匹配的波形。

進一步的，所述模擬濾波器與電網(wǎng)模擬單元之間設(shè)置有模擬防逆流器。

進一步的，還包括總控制器，所述總控制器分別與所述光伏組件模擬單元、并網(wǎng)逆變器模擬單元、氫燃料電池組件模擬單元、雷電模擬發(fā)生器、雷電監(jiān)測模擬單元和模擬避雷器相連接并對其分別進行控制；

所述總控制器控制所述雷電模擬發(fā)生器隨機產(chǎn)生模擬雷電，所述總控制器控制所述雷電監(jiān)測模擬單元對產(chǎn)生的模擬雷電進行監(jiān)測。

優(yōu)選的，所述直接雷擊模擬監(jiān)測器中用于監(jiān)測直接雷擊的探頭選用羅哥夫斯基線圈。

進一步的，還包括報警裝置，所述報警裝置與所述總控制器相連接；

當所述模擬避雷器發(fā)生損壞或雷擊電流的強度超過安全值時，所述總控制器控制報警裝置進行報警。

為了達到上述目的，另一方面，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

光伏并網(wǎng)模擬系統(tǒng)控制方法，所述控制方法應(yīng)用在如上所述的光伏并網(wǎng)模擬系統(tǒng)上，首先，總控制器控制光伏組件模擬單元、并網(wǎng)逆變器模擬單元、電網(wǎng)模擬單元、氫燃料電池組模擬單元和模擬避雷器進行工作；

接著，控制器控制雷電模擬發(fā)生器隨機產(chǎn)生模擬雷電，同時，控制器控制雷電監(jiān)測模擬單元進行監(jiān)測；

當所述模擬避雷器發(fā)生損壞或是雷擊電流的強度超過安全值時，所述總控制器控制報警裝置進行報警。

進一步的，所述總控制器控制所述模擬控制器進行工作，所述模擬控制器控制直接雷擊模擬檢測器和間接雷擊模擬監(jiān)測器工作。

(三)有益效果

本發(fā)明的有益效果是：使用本發(fā)明中公開的光伏并網(wǎng)模擬系統(tǒng)及控制方法能夠模擬光伏并網(wǎng)系統(tǒng)處在自然雷電環(huán)境中的狀況，研究雷電對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的影響，能夠有效避免光伏并網(wǎng)系統(tǒng)在真實環(huán)境中受到雷電攻擊而遭到損壞的問題。

另外，本發(fā)明中的光伏并網(wǎng)模擬系統(tǒng)上還設(shè)置有氫燃料電池組件模擬單元，以模擬當光照不足時通過氫燃料電池組件模擬單元補充電能的狀態(tài)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例一公開的光伏并網(wǎng)模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明實施例二公開的光伏并網(wǎng)模擬系統(tǒng)控制方法的流程圖。

【附圖標記說明】

1、光伏組件模擬單元；

2、并網(wǎng)逆變器模擬單元；

3、氫燃料電池組件模擬單元；31、電解水裝置；32、氫氣儲罐；33、氫燃料電池；

4、電網(wǎng)模擬單元；

5、雷電模擬發(fā)生器；

6、雷電監(jiān)測模擬單元；61、模擬控制器；62、模擬避雷監(jiān)測器；621、直接雷擊模擬監(jiān)測器；622、間接雷擊模擬監(jiān)測器；

8、模擬濾波器；

9、模擬防逆流器；

10、總控制器；

11、報警裝置。

具體實施方式

為了更好的解釋本發(fā)明，以便于理解，下面結(jié)合附圖，通過具體實施方式，對本發(fā)明作詳細描述。

實施例一

如圖1所示，是本實施例公開的光伏并網(wǎng)模擬系統(tǒng)，包括光伏組件模擬單元1、并網(wǎng)逆變器模擬單元2和氫燃料電池組件模擬單元3。光伏組件模擬單元1和氫燃料電池組件模擬單元3通過并網(wǎng)逆變器模擬單元2接入到電網(wǎng)模擬單元4上，光伏組件模擬單元1和氫燃料電池組件模擬單元3產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器模擬單元2轉(zhuǎn)化為交流電之后都輸送至電網(wǎng)模擬單元4，其中，氫燃料電池組件模擬單元3用于在光伏組件模擬單元1產(chǎn)生電能不足，對電能進行補充。

該模擬系統(tǒng)還包括雷電模擬發(fā)生器5、雷電監(jiān)測模擬單元6和設(shè)置于各個單元上的模擬避雷器(圖中未示出)。總控制器10分別與光伏組件模擬單元1、并網(wǎng)逆變器模擬單元2、氫燃料電池組件模擬單元3、雷電模擬發(fā)生器5、雷電監(jiān)測模擬單元6和模擬避雷器相連接并對其分別進行控制。具體的，總控制器10控制雷電模擬發(fā)生器5隨機產(chǎn)生模擬雷電，總控制器10控制雷電監(jiān)測模擬單元6對產(chǎn)生的模擬雷電進行監(jiān)測；總控制器10控制光伏組件模擬單元1和氫燃料電池組件模擬單元3進行工作產(chǎn)生電能；總控制器10控制電網(wǎng)模擬單元4和并網(wǎng)逆變器模擬單元2進行工作將產(chǎn)生的電能并網(wǎng)?？偪刂破?0還能控制報警裝置11在必要的時候進行報警。

優(yōu)選的，并網(wǎng)逆變器模擬單元2與電網(wǎng)模擬單元4之間設(shè)置有模擬濾波器8，模擬濾波器8也受到總控制器10的控制，模擬濾波器8用于對并網(wǎng)逆變器模擬單元2輸出的交流電進行濾波，以獲得與電網(wǎng)模擬單元4相匹配的波形。通過模擬濾波器8的交流電能夠獲得更好的波形，從而在并入電網(wǎng)模擬單元4的時候能夠獲得更好的效果。另外，還可以在模擬濾波器8與電網(wǎng)模擬單元4之間設(shè)置有模擬防逆流器9，以防止電網(wǎng)模擬單元4中的電能倒流。

進一步的，氫燃料電池組件模擬單元3包括依次連接的電解水裝置31、氫氣儲罐32和氫燃料電池33，氫燃料電池33與并網(wǎng)逆變器模擬單元2相連接，氫燃料電池33產(chǎn)生的電能通過并網(wǎng)逆變器模擬單元2接入電網(wǎng)模擬單元4。電解水裝置31將水電解產(chǎn)生氫氣并送至氫氣儲罐32，氫氣儲罐32存儲氫氣并提供氫氣給氫燃料電池33發(fā)電產(chǎn)生直流電。其中，氫氣儲罐32設(shè)有用于對外供氣的輸出端和用于從外部存入氫氣的輸入端。總控制器10具有分別用于控制電解水裝置31、氫氣儲罐32和氫燃料電池33的控制端，當需要進行補充產(chǎn)生電能的時候，總控制器10控制上述各部分開始工作。

具體的，雷電監(jiān)測模擬單元6包括將并網(wǎng)逆變器模擬單元4的交流輸出端設(shè)置為防雷箱一級保護。

雷電監(jiān)測模擬單元6還包括模擬控制器61和模擬避雷監(jiān)測器62，模擬避雷監(jiān)測器62包括直接雷擊模擬監(jiān)測器621和間接雷擊模擬監(jiān)測器622，其中，直接雷擊模擬監(jiān)測器621用于監(jiān)測直接雷擊后光伏并網(wǎng)模擬系統(tǒng)受到的雷擊電流的強度、雷擊電壓的極性、雷擊次數(shù)；間接雷擊模擬監(jiān)測器622用于監(jiān)測雷擊發(fā)生后模擬避雷器的損壞情況。

優(yōu)選的，直接雷擊模擬監(jiān)測器621中用于監(jiān)測直接雷擊的探頭選用羅哥夫斯基線圈。

還包括報警裝置11，報警裝置11與總控制器10相連接，當模擬避雷器發(fā)生損壞或雷擊電流的強度超過安全值時，總控制器10控制報警裝置11進行報警。

實施例二

如圖2所示，是本實施例公開的光伏并網(wǎng)模擬系統(tǒng)控制方法的流程，本實施例中的控制方法應(yīng)用在如實施例一所述的光伏并網(wǎng)模擬系統(tǒng)上。

在使用實施例一中的光伏并網(wǎng)模擬系統(tǒng)進行雷電對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)影響的測試時，包含以下步驟：

首先，總控制器控制光伏組件模擬單元、并網(wǎng)逆變器模擬單元、電網(wǎng)模擬單元、氫燃料電池組模擬單元和模擬避雷器進行工作；

其中，其中氫燃料電池組模擬單元的電解水裝置、氫氣儲罐、氫燃料電池分別進行工作。

接著，總控制器控制雷電模擬發(fā)生器隨機產(chǎn)生模擬雷電，同時，總控制器控制雷電監(jiān)測模擬單元進行監(jiān)測。具體步驟為，總控制器控制模擬控制器進行工作，模擬控制器再控制直接雷擊模擬監(jiān)測器和間接雷擊模擬監(jiān)測器進行工作。

當模擬避雷器發(fā)生損壞或是雷擊電流的強度超過安全值時，總控制器控制報警裝置進行報警。

使用本發(fā)明中公開的光伏并網(wǎng)模擬系統(tǒng)及控制方法能夠模擬光伏并網(wǎng)系統(tǒng)處在自然雷電環(huán)境中的狀況，研究雷電對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的影響，能夠有效避免光伏并網(wǎng)系統(tǒng)在真實環(huán)境中受到雷電攻擊而遭到損壞的問題。

以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。