專利名稱：可直接連接到高壓直流輸電線路的光伏裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的光伏裝置。本發(fā)明特定而言涉及一種可連接到高壓直流輸電線路的光伏裝置，其適于為遠(yuǎn)離或靠近所述光伏裝置布置的用電設(shè)備供電。
背景技術(shù)：
光伏裝置或光伏機(jī)組越來越多地應(yīng)用于所謂的光伏電站，它們大多安裝在陽光充裕的地帶，用于為既有的、通常都遠(yuǎn)離光伏裝置或光伏機(jī)組設(shè)立的用電設(shè)備端供電網(wǎng)絡(luò)集中發(fā)電。這類光伏裝置優(yōu)選采用大面積設(shè)計(jì)，例如安裝在荒漠地區(qū)，以便能可靠地利用太陽能發(fā)電。這類機(jī)組又稱“超大規(guī)模光伏系統(tǒng)”，簡(jiǎn)稱“VLS-PV系統(tǒng)”，例如在Rudolf Minder 博士發(fā)表于“FVS-Themen 2002”特刊(第67-70頁，德國(guó)柏林太陽能研究協(xié)會(huì)出版，網(wǎng)頁地 tit :www. fv-sonnenenergie. de)的“Very Large Scale PV-Systems"一文中有相應(yīng)介紹。 該文建議用多個(gè)PV組件構(gòu)建模塊化結(jié)構(gòu)，但沒有對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)說明。對(duì)于已獲得電能的輸送，該文提出了多種輸送技術(shù)，其中也提到了高壓直流輸電，簡(jiǎn)稱“ΗΟ ”。也就是說，現(xiàn)有技術(shù)中的光伏裝置利用光伏組件集中發(fā)電，這些光伏組件提供的是直流電壓。先用逆變器將這種由發(fā)電端的PV組件產(chǎn)生的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓，再用變壓器將其轉(zhuǎn)換成高交流電壓(一次轉(zhuǎn)換)。安裝在發(fā)電端的中央換流站將這個(gè)高交流電壓(交流高壓)轉(zhuǎn)換成直流高壓(二次轉(zhuǎn)換)并送入HGtT線路。該HGtJ線路的末端設(shè)有另一中央換流站，這個(gè)中央換流站靠近用電設(shè)備，用于將直流高壓反向轉(zhuǎn)換成交流高壓(三次轉(zhuǎn)換)。這個(gè)交流高壓可以送入用電設(shè)備端的電網(wǎng)。據(jù)此，無論發(fā)電端還是用電設(shè)備端都需進(jìn)行電能的轉(zhuǎn)換，即總共需要實(shí)施三次轉(zhuǎn)換。而這需要使用到多個(gè)逆變器，特別是需要在發(fā)電端(即在將電能送入HGt)線路之前)安裝中央換流站。這意味著很高的投資成本。 此外，每次電壓轉(zhuǎn)換也伴隨著一定的電能損耗。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是對(duì)開篇所述類型的光伏裝置進(jìn)行改良以克服上述缺點(diǎn)。特定而言，本發(fā)明的目的是讓這種光伏裝置所產(chǎn)生的電能方便而高效地經(jīng)高壓直流輸電線路輸送到用電設(shè)備端。本發(fā)明用以達(dá)成上述目的的解決方案為一種具有如權(quán)利要求1所述特征的光伏
直ο相應(yīng)地，本發(fā)明提出一種光伏裝置，其光伏組件以并聯(lián)和/或串聯(lián)方式彼此相連以產(chǎn)生一直流電壓，該直流電壓超過所述光伏組件的耐電強(qiáng)度且適合高壓直流輸送，其中， 所述直流電壓的每極各設(shè)有一組件場(chǎng)，該組件場(chǎng)包括多個(gè)光伏組件，這些光伏組件相對(duì)于一中央母線呈電位對(duì)稱分布，每個(gè)所述組件場(chǎng)都被一環(huán)繞式地電位集電環(huán)路包圍且特定而言在至少一個(gè)平面絕緣元件的作用下與地電位隔離。通過上述特征組合就已經(jīng)可以在發(fā)電端的光伏裝置上就地產(chǎn)生足夠高的直流電壓，這個(gè)直流高壓可以直接送入高壓直流輸電線路并進(jìn)一步輸送到用電設(shè)備端。其中，所述組件布置在至少一個(gè)為HGii線路的其中一極提供電流的組件場(chǎng)內(nèi)。這個(gè)組件場(chǎng)可應(yīng)用于例如+500kV單極HGt)線路的極，另外還設(shè)有一接地回線。亦即，上述情況下只存在一個(gè)組件場(chǎng)，外側(cè)環(huán)路連接在接地回線上。也可設(shè)置兩個(gè)組件場(chǎng)，分別通過一條布置在中央的母線為兩極提供電流。這兩個(gè)組件場(chǎng)可應(yīng)用于包含有+500kV傳輸線和_500kV傳輸線的兩極HGU 線路。通過將所述組件電位對(duì)稱布置以及在所述組件場(chǎng)周圍設(shè)置地電位集電環(huán)路，電位將從外(零電位)向內(nèi)(極電位)發(fā)生變化，但每次變化的幅度較小。特別是，安裝組件時(shí)可以使用非絕緣或弱絕緣性元件，而不必采用需要使用高絕緣性元件(例如陶瓷或塑料絕緣件)才能實(shí)現(xiàn)的架高安裝方式，這一點(diǎn)比較方便。也可將多個(gè)組件場(chǎng)成對(duì)布置。所產(chǎn)生的直流電壓處于高壓范圍內(nèi)且可直接送入HGtj線路。用電設(shè)備端則只需進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換，即將輸送過來的直流電壓轉(zhuǎn)換成符合要求的交流電壓。尤其是可以節(jié)省掉傳統(tǒng)系統(tǒng)中發(fā)電端所需使用的逆變器和HGtj換流站。所述光伏裝置所產(chǎn)生的直流電壓可以超過單個(gè)光伏組件的耐電強(qiáng)度許多倍，在高壓范圍內(nèi)例如可達(dá)到IkV至2MV，而現(xiàn)有光伏組件的耐電強(qiáng)度最高為 lkV。本發(fā)明還提出一種供電系統(tǒng)，其包括一高壓直流輸電線路和一連接在該高壓直流輸電線路上的光伏裝置。所述光伏裝置優(yōu)選如此設(shè)計(jì)，使得每個(gè)組件場(chǎng)都優(yōu)選在至少一個(gè)平面絕緣元件的作用下整體與地電位隔離。這一點(diǎn)特定而言可以通過在組件場(chǎng)下面鋪設(shè)用以隔離地電位的絕緣膜再結(jié)合使用干沙而實(shí)現(xiàn)。每個(gè)組件場(chǎng)內(nèi)的光伏組件優(yōu)選都相連成模塊，其中，第一數(shù)量的光伏組件構(gòu)成一組件模塊，每個(gè)組件場(chǎng)內(nèi)均設(shè)有第二數(shù)量的組件模塊。在此情況下，每個(gè)組件模塊都可安裝在不具有絕緣元件的架高框架結(jié)構(gòu)上并布置于所述組件場(chǎng)內(nèi)。相比配置絕緣件的架高安裝，這種以模塊方式進(jìn)行安裝且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的框架結(jié)構(gòu)具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。再加上高絕緣性薄膜的使用，架高安裝所述組件時(shí)就只需使用非絕緣或弱絕緣性元件。 不需要使用大量的高絕緣性單個(gè)元件(點(diǎn)狀絕緣元件)，例如陶瓷或塑料絕緣件。安裝在每個(gè)組件場(chǎng)內(nèi)的光伏組件和/或組件模塊都優(yōu)選相對(duì)于所述布置在中央的母線對(duì)稱分布且其連接方式使得電位相對(duì)于正極從組件場(chǎng)邊緣朝布置在中央的母線方向可控上升，特定而言為近似線性上升。若以負(fù)極為基準(zhǔn)，則電位相應(yīng)呈下降趨勢(shì)或者說負(fù)向上升。多個(gè)組件相連成模塊，模塊又相連成基本結(jié)構(gòu)(即多個(gè)串聯(lián)起來的模塊)，這些基本結(jié)構(gòu)相互串聯(lián)且呈波紋狀分布。這樣可以使組件場(chǎng)極為緊湊，特別是中央母線與外側(cè)集電環(huán)路之間的距離相比中央母線的長(zhǎng)度而言不致過大。借此可將中央母線端面所需的無組件絕緣面減至最小，進(jìn)而將對(duì)絕緣膜的需求降至最低。另外，所述基本結(jié)構(gòu)的波紋狀分布結(jié)合其交替變換的極性，可以避免任意兩個(gè)相鄰組件模塊之間產(chǎn)生過大電位差。優(yōu)選地，所述光伏組件和/或組件模塊下面的土地或土壤局部設(shè)有大體沿等位線分布的分水線。借此可大幅改善機(jī)組的抗閃絡(luò)強(qiáng)度，包括多雨天氣在內(nèi)。所述分水線可由鋪設(shè)在組件場(chǎng)下面的絕緣膜構(gòu)成，這是一種既有效又經(jīng)濟(jì)的解決方案。在此情況下，這些分區(qū)域布置的分水線可以成為雨水和/或殘余水分的聚集區(qū)，可以用溢流點(diǎn)和/或泵來為這些聚集區(qū)排水。


下文將參照附圖以實(shí)施例形式對(duì)本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)說明，其中圖1為本發(fā)明光伏裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖加/b為一包括多個(gè)組件模塊的基本結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖或安裝圖，所述組件模塊各包括多個(gè)光伏組件；圖3a/b/c為一由多個(gè)光伏組件構(gòu)成的組件模塊的結(jié)構(gòu)詳圖或安裝詳圖；圖如/b為本發(fā)明以一組件模塊為例的組件場(chǎng)絕緣方案；圖5為圖1所示光伏裝置的局部結(jié)構(gòu)圖；圖6a/b/c為按本發(fā)明在組件場(chǎng)下面設(shè)置分水線的不同視圖；以及圖7為本發(fā)明抽排積水的方法的示意具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明光伏裝置PVE的結(jié)構(gòu)圖，該光伏裝置產(chǎn)生高壓范圍內(nèi)的直流電壓 Udc*并將其送入高壓輸電線路HGUE。也可以是短距離輸電，此時(shí)的HGti線路實(shí)施為電纜。 為此，光伏裝置PVE包括兩個(gè)組件場(chǎng)MF+和MF-，這兩個(gè)組件場(chǎng)各具有一個(gè)布置在中央的母線S+、S-，從而分別構(gòu)成正極和負(fù)極電接頭。每個(gè)所述組件場(chǎng)(在此以MF+為例)都相對(duì)于布置在中央的母線S+結(jié)構(gòu)對(duì)稱。組件場(chǎng)MF+包含多個(gè)光伏組件(另見圖3a)，這些光伏組件逐個(gè)相連成多個(gè)光伏模塊或組件模塊，這些光伏模塊或組件模塊又相連成多個(gè)基本結(jié)構(gòu)BS，這些基本結(jié)構(gòu)優(yōu)選相當(dāng)于串聯(lián)的模塊(另見圖2)?；窘Y(jié)構(gòu)BS構(gòu)成多個(gè)呈波紋狀分布的串PVS(另見圖5)，這些串的其中一端與母線S+連接，另一端與集電環(huán)路SR連接。 所述基本結(jié)構(gòu)采用使相鄰結(jié)構(gòu)交替變換極性的連接方式，以此防止兩相鄰基本結(jié)構(gòu)的端面之間存在電位差，從而避免相鄰基本結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)閃絡(luò)。集電環(huán)路SR從外側(cè)包圍相應(yīng)的組件場(chǎng)MF+并與地電位EP連接。組件模塊PVP相互間所采用的串聯(lián)和/或并聯(lián)方式使得電位從外(即集電環(huán)路SR)向內(nèi)(即中央母線S+)上升。以圖中所示的其中一個(gè)組件場(chǎng)MF+為例，中央母線的每一側(cè)都布置有10串PVS， 其各包括62個(gè)串聯(lián)的基本結(jié)構(gòu)。每個(gè)基本結(jié)構(gòu)都由10個(gè)組件模塊PVB構(gòu)成，這些組件模塊又各包括132個(gè)光伏組件PVM(見圖3)。因此，整個(gè)光伏裝置PVE中共設(shè)有40串PVS，即 3273600個(gè)光伏組件。光伏裝置PVE在一個(gè)方向上的延伸長(zhǎng)度Ll約為8000米，在橫向上的延伸長(zhǎng)度L2約為1000米。將這些光伏組件或組件模塊PVB連接起來后，正極母線S+的電位將上升至500kV左右。負(fù)極母線S-的電位則相應(yīng)為-500kV。在此情況下，發(fā)電端將產(chǎn)生IOOOkV的直流電壓Udc*，該直流電壓可直接送入高壓直流輸電線路HGUE。采用上述布置方案后就不必再費(fèi)盡周折地架高組件或模塊。特別是不需要使用單個(gè)絕緣件，如此可大幅降低裝置的總成本。通過波紋狀敷設(shè)組件模塊或由組件模塊構(gòu)成的基本結(jié)構(gòu)BS (另見圖 2)，可以盡量縮小組件場(chǎng)的總面積，從而進(jìn)一步削減成本，主要是絕緣膜費(fèi)用。此外，所述基本結(jié)構(gòu)的波紋狀分布結(jié)合其交替變換的極性，可以避免任意兩個(gè)相鄰組件模塊之間產(chǎn)生過大電位差。視情況還可將組件場(chǎng)安裝在干沙中而無需使用任何薄膜和/或其他絕緣元件， 因?yàn)楦缮潮旧砭湍芴峁┯行У慕^緣作用。但是這種安裝方案基本上只適用于永久干旱的地區(qū)。圖加和圖2b進(jìn)一步示出由多個(gè)組件模塊PVB構(gòu)成的基本結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)詳圖和絕緣膜IF在隔離架高模塊和地電位方面的應(yīng)用。圖加為多個(gè)串聯(lián)在一起的組件模塊PVB，這些組件模塊均可架設(shè)在便于實(shí)施的框架結(jié)構(gòu)上。如圖2b所示，絕緣任務(wù)由絕緣膜IF承擔(dān)，該絕緣膜埋設(shè)在土中，其在組件場(chǎng)下方的延伸范圍覆蓋組件場(chǎng)的整個(gè)面積。優(yōu)選將該薄膜埋設(shè)于干沙內(nèi)。架高組件PVB優(yōu)選傾斜或偏轉(zhuǎn)一定角度且該角度可加以規(guī)定。每個(gè)模塊的首尾兩端均可設(shè)置分水線WS，因此該分水線系沿一等位線分布。所述分水線的作用是將積聚于組件下面的雨水或水分分散到沿等位線的各部分或各區(qū)段中，借以避免等電位聯(lián)結(jié)引發(fā)故障電流。亦即，多個(gè)光伏模塊PVB串聯(lián)起來后形成一基本結(jié)構(gòu)BS (另見圖2)，該基本結(jié)構(gòu)的電位和相鄰基本結(jié)構(gòu)的電位被水障WS隔離。布置(例如)10個(gè)組件模塊PVB可以產(chǎn)生長(zhǎng)度L3約為83米的基本結(jié)構(gòu)。為此， 每個(gè)組件模塊PVB的截面長(zhǎng)度L4約為5米。組件模塊之間應(yīng)選擇可以有效避免兩組件模塊之間出現(xiàn)閃絡(luò)和過大漏電流的間距。在本實(shí)施例中，組件模塊之間的最大電位差不超過 IOOOV0在此情況下，選擇2米左右的間距就夠了。圖3a至圖3c進(jìn)一步示出組件模塊PVB的各種結(jié)構(gòu)圖。圖3a為多個(gè)相連成一組件模塊PVB的光伏組件PVM的連接圖。該結(jié)構(gòu)的末端各設(shè)有一接線盒AK。將組件模塊PVB安裝在框架結(jié)構(gòu)RK上，并且以架高方式將其安裝在埋設(shè)于土中的絕緣膜IF的上方。每個(gè)模塊的長(zhǎng)度L5例如為36米。如圖3c所示，在每個(gè)組件模塊的首尾兩端將絕緣膜IF連同土壤一起升高，由此形成分水線WS。通過這種方式形成的分水線將大體沿一等位線分布并將組件場(chǎng)(例如參見圖1中的MF+)分成多個(gè)區(qū)段，當(dāng)一基本結(jié)構(gòu)的總電壓例如為10kV(以由10個(gè)PV模塊構(gòu)成、每個(gè)PV模塊的總電壓為IkV的基本結(jié)構(gòu)為例)時(shí)，這些區(qū)段中只會(huì)產(chǎn)生較小且明確的電位差。圖如和圖4b為組件模塊PVB的架高安裝方案。首先是準(zhǔn)備場(chǎng)地，例如鋪設(shè)干沙 SND。然后將絕緣膜IF攤在這部分干沙上。接著再在該絕緣膜上鋪一層干沙，使絕緣膜IF 埋置在沙子SND內(nèi)。最后是以架高方式安裝組件模塊PVB。將部分區(qū)域的土壤或沙子SND 連同絕緣膜IF堆積起來就可形成分水線或水障WS (見圖3c)。除架高外，也可按照?qǐng)D4b所示的布置方案進(jìn)行安裝，即每個(gè)組件模塊PVB各位于一土墻的一側(cè)。通過這種方式，不必采取大幅度的架高措施就可實(shí)現(xiàn)必要的傾斜，同時(shí)還能形成分水線。分水線的功能和作用下文還會(huì)聯(lián)系圖6和圖7予以詳細(xì)說明。圖5同樣為光伏裝置PVE的結(jié)構(gòu)圖，此處對(duì)兩組件場(chǎng)MF+和MF-進(jìn)行了詳細(xì)圖示。每個(gè)組件場(chǎng)的中央都設(shè)有母線S+、S_。與母線連接的是內(nèi)側(cè)光伏模塊PVB，其中設(shè)有相應(yīng)的隔離開關(guān)TS。位于每個(gè)組件場(chǎng)外緣(即靠近集電環(huán)路SR的區(qū)域)的組件或模塊 PVB經(jīng)隔離開關(guān)和二極管封裝件TSDP與相應(yīng)的集電環(huán)路連接。由此產(chǎn)生的基本結(jié)構(gòu)使電位從集電環(huán)路SR朝中央母線S+或S-方向逐步上升或下降。最終，正極母線S+的電位為 +500kV，負(fù)極母線的電位為-500kV。由此而產(chǎn)生的直流電壓為IOOOkV(見圖1中的Udc,。 如前文所述，每個(gè)組件場(chǎng)MF+、MF-下面均設(shè)有用于分隔或隔離組件場(chǎng)與地電位EP的絕緣膜。如圖6和圖7所示，特定位置上的絕緣膜和土壤被升高以形成分水線WS。這些分水線沿所述基本結(jié)構(gòu)分布，即大體處于等位線上，借此將每個(gè)基本結(jié)構(gòu)(由多個(gè)組件PVB構(gòu)成的串)與平行于該基本結(jié)構(gòu)布置的結(jié)構(gòu)予以電性隔離。
圖6a以正極組件場(chǎng)MF+為例示出部分上述分水線WS的分布情況。當(dāng)組件下面因下雨或殘余水分而積水時(shí)，這部分積水會(huì)根據(jù)分水線WS的具體分布情況得到相應(yīng)的捕集， 從而形成多個(gè)沿等位線分布的水分聚集區(qū)FA。如此這般集中設(shè)置分水線WS后(另見圖6b 和圖6c)，整個(gè)組件場(chǎng)將被分成多個(gè)窄帶狀區(qū)段，其分布與等位線的分布大體相符。借此可使得干燥或潮濕區(qū)域上只會(huì)產(chǎn)生較小的電位差(即一個(gè)基本結(jié)構(gòu)上的電壓降)，而且也不會(huì)出現(xiàn)大的漏電流。如圖7所示，可以用排水裝置和/或抽運(yùn)系統(tǒng)為積水區(qū)段排水。所述排水系統(tǒng)和/或抽運(yùn)系統(tǒng)特定而言具有用于抽吸積水的吸濾器ASF、排水管 DR和泵P。這樣在大雨過后也能迅速為組件場(chǎng)排水。作為使用泵或類似裝置的替代或補(bǔ)充方案，可將分水線WS設(shè)置在不同高度的位置上，以便選擇性地形成溢流點(diǎn)。優(yōu)選應(yīng)如此設(shè)計(jì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使得較大水量主要通過所述分水線得到排放，必要時(shí)再選擇性地使用溢流點(diǎn)。 無法溢出的水再用固定安裝的排水管或泵予以主動(dòng)抽除。所述排水管優(yōu)選也采用不導(dǎo)電的材料。借助上述光伏裝置PVE可以建立一個(gè)峰值功率約為558MW的_500kV/+500kV兩極系統(tǒng)。在本實(shí)施例中，單個(gè)組件的數(shù)量為3237600個(gè)。每一極都實(shí)施為具有中央高壓母線和外側(cè)環(huán)繞式集電環(huán)路的組件場(chǎng)，所述集電環(huán)路為地電位或零電位。組件模塊采用串聯(lián)和/ 或并聯(lián)，其中，埋設(shè)在土中的絕緣膜在組件場(chǎng)的整個(gè)面積范圍內(nèi)將組件場(chǎng)與地電位隔離。通過在部分區(qū)域升高土壤和絕緣膜可以形成分水線，從而使雨水和/或殘余水分只能積聚在組件場(chǎng)內(nèi)的等位線上。排水則可通過選擇性地設(shè)置溢流點(diǎn)和/或主動(dòng)抽吸來完成。每個(gè)組件場(chǎng)的基本結(jié)構(gòu)例如由10個(gè)相互間隔2米左右的串聯(lián)組件模塊構(gòu)成。每一單個(gè)基本結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度約為380米，寬度約為5米。其平均電壓約為7. 95kV，峰值電壓為 9. 68kV。所產(chǎn)生的電流的平均值約為28. 2A，峰值約為31. 5A。組件數(shù)量例如為1320個(gè)。峰值功率則為225kW。每個(gè)組件模塊又可具有例如132個(gè)長(zhǎng)1. 26米、寬0. 81米的單個(gè)光伏組件PVM。 每個(gè)PVM所產(chǎn)生的電壓平均約為36V，最高為44V。所產(chǎn)生的電流平均為4. 7A，最高約為 5.25A。這132個(gè)組件以22x6的排布方式(即，排成6行，每行22個(gè)組件)安裝在一框架結(jié)構(gòu)上。該框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，無需設(shè)置絕緣件，其長(zhǎng)度約為36米，寬度約為5米。采用這種安裝方式的組件模塊PVB將產(chǎn)生752V左右的平均電壓和968V的峰值電壓。平均電流約為28. 2A，峰值電流為31. 5A。起電絕緣作用的絕緣膜IF可以滿足表面絕緣電阻方面的要求，在場(chǎng)強(qiáng)約為IOkV/ m的情況下，表面電流很小，可以忽略不計(jì)。沿表面的靜電場(chǎng)強(qiáng)平均約為lkV/m，雨后平行基本結(jié)構(gòu)之間的靜電場(chǎng)強(qiáng)在分水線的作用下可以上升至10kV/m左右。垂直于包括沙子在內(nèi)的絕緣面的擊穿電壓約為500kV。組件場(chǎng)邊緣(即環(huán)路SR附近)不需要這么高的要求。因此，絕緣膜和沙層的厚度可以朝邊緣方向減小。絕緣膜材料可以采用硅橡膠、PVC, EPDM或聚醚砜。聚醚砜的擊穿強(qiáng)度超過60kV/mm。干沙自身的擊穿強(qiáng)度約為3. 5kV/cm。由此得出絕緣膜的厚度約為0. 5mm至10mm。組件場(chǎng)內(nèi)部所采用的布線方式使得組件場(chǎng)邊緣的電位為零電位。電位朝中央(即居中布置的母線)方向?qū)ΨQ且優(yōu)選線性上升，最終達(dá)到例如+500kV。電位在負(fù)極側(cè)相應(yīng)呈線性下降，最終在該側(cè)的母線處達(dá)到_500kV。
本發(fā)明大幅降低了架高安裝PV組件所需的成本，并能提供可靠的防閃絡(luò)或漏電流保護(hù)。本發(fā)明特別適用于大型光伏電站。
參考符號(hào)表
PVE光伏裝置
PVS由多個(gè)基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成的串
BS由多個(gè)組件模塊構(gòu)成的基本結(jié)構(gòu)
PVB由多個(gè)組件構(gòu)成的光伏模塊或組件模塊
PVM光伏組件
MF+, MF-組件場(chǎng)
S+，S-母線(布置在中央)
SR集電環(huán)路(環(huán)繞式，接地)
EP地電位
Udc*在高壓范圍內(nèi)產(chǎn)生的直流電壓
KBI電纜(適用于高壓，絕緣)
HGUE高壓直流輸電線路
L1-L6各種長(zhǎng)度
AK接線盒
RK框架結(jié)構(gòu)(適用于普通的架高安裝)
IF絕緣膜(埋設(shè)于沙內(nèi))
TSDP隔離開關(guān)和二極管封裝件
TS隔離開關(guān)
WS分水線
FA水分聚集區(qū)
ASF吸濾器
DR排水管
P泵
FA水分聚集區(qū)
SND沙子
權(quán)利要求
1.一種可連接到一高壓直流輸電線路(HGUE)的光伏裝置(PVE)，其中，所述光伏裝置 (PVE)包括多個(gè)用于產(chǎn)生直流電壓的光伏組件(PVM)，其特征在于，所述光伏組件(PVM)以并聯(lián)和/或串聯(lián)方式彼此相連以產(chǎn)生一直流電壓(Udc*)，所述直流電壓超過所述光伏組件的耐電強(qiáng)度且適合高壓直流輸送，以及所述直流電壓(Udc*)的至少一極設(shè)有一組件場(chǎng) (MF+, MF-)，所述組件場(chǎng)包括一定數(shù)量(K)的光伏組件(PVM)，所述光伏組件相對(duì)于一中央母線(S+，S-)呈電位對(duì)稱分布，其中，每個(gè)所述組件場(chǎng)(MF+，MF-)都被一處于地電位(EP) 的環(huán)繞式集電環(huán)路(SR)包圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏裝置(PVE)，其特征在于，每個(gè)所述組件場(chǎng)(MF+，MF_)均在至少一個(gè)平面絕緣元件的作用下與地電位(EP)隔離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏裝置(PVE)，其特征在于，每個(gè)所述組件場(chǎng)(MF+，MF-)均在至少一個(gè)平面絕緣元件，特別是在一鋪設(shè)在所述組件場(chǎng)(MF+，MF_)下面的絕緣膜(IF)結(jié)合沙子的作用下與地電位(EP)隔離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光伏裝置(PVE)，其特征在于， 所述一定數(shù)量(K)的光伏組件(PVM)在每個(gè)所述組件場(chǎng)(MF+，MF-)內(nèi)都相連成模塊，其中，第一數(shù)量(N)的光伏組件(PVM)構(gòu)成一組件模塊(PVB)，每個(gè)所述組件場(chǎng)(MF+，MF-) 內(nèi)均設(shè)有第二數(shù)量(M)的組件模塊(PVB)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光伏裝置(PVE)，其特征在于，每個(gè)組件模塊(PVB)都安裝在一不具有絕緣元件或僅具有弱絕緣性絕緣元件的架高框架結(jié)構(gòu)(RK)上并布置于所述組件場(chǎng)(MF+，MF_)內(nèi)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光伏裝置(PVE)，其特征在于， 所述光伏組件(PVM)和/或組件模塊(PVB)在每個(gè)所述組件場(chǎng)(MF+，MF_)內(nèi)都相對(duì)于所述布置在中央的母線(S+，S-)對(duì)稱分布且其連接方式使得電位的絕對(duì)值從所述組件場(chǎng) (MF+, MF-)的邊緣朝所述布置在中央的母線(S+，S-)方向上升，特定而言為線性上升。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光伏裝置(PVE)，其特征在于， 所述組件模塊(PVB)在每個(gè)所述組件場(chǎng)(MF+，MF_)內(nèi)都布置成基本結(jié)構(gòu)(BS)， 所述基本結(jié)構(gòu)相互串聯(lián)呈波紋狀分布并形成一串。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光伏裝置(PVE)，其特征在于，每個(gè)所述組件場(chǎng)(MF+，MF_)內(nèi)的所述光伏組件(PVM)和/或組件模塊(PVB)下面的土壤局部設(shè)有大體沿等位線分布的分水線(WS)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2和8所述的光伏裝置(PVE)，其特征在于，所述分水線(WS)由鋪設(shè)在所述組件場(chǎng)(MF+，MF_)下面的絕緣膜(IF)特定而言結(jié)合干沙而構(gòu)成。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光伏裝置(PVE)，其特征在于，所述分區(qū)域布置的分水線(WQ構(gòu)成雨水和/或殘余水分的聚集區(qū)，設(shè)有用于為所述聚集區(qū)排水的溢流點(diǎn)和/或泵(PMP)。
11.一種供電系統(tǒng)，包括一高壓直流輸電線路(HGUE)和一可連接到所述高壓直流輸電線路(HGUE)的光伏裝置(PVE)，其中，所述光伏裝置(PVE)包括多個(gè)用于產(chǎn)生直流電壓的光伏組件(PVM)，其特征在于，所述光伏組件(PVM)以并聯(lián)和/或串聯(lián)方式彼此相連以產(chǎn)生一直流電壓(Udc*)，所述直流電壓超過所述光伏組件的耐電強(qiáng)度且適合高壓直流輸送，以及所述直流電壓(Udc)的至少一極設(shè)有一組件場(chǎng)(MF+，MF-)，所述組件場(chǎng)包括一定數(shù)量 (K)的光伏組件(PVM)，所述光伏組件相對(duì)于一中央母線(S+，S_)呈電位對(duì)稱分布，其中，每個(gè)所述組件場(chǎng)(MF+，MF_)都被一處于地電位(EP)的環(huán)繞式集電環(huán)路(SR)包圍。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述組件場(chǎng)(MF+，MF-)均在至少一個(gè)平面絕緣元件，特別是在一鋪設(shè)在所述組件場(chǎng)(MF+，MF_)下面的絕緣膜(IF)的作用下與地電位(EP)隔離。
全文摘要
本發(fā)明提出一種光伏裝置(PVE)，其包括多個(gè)用于產(chǎn)生直流電壓的光伏組件，所述光伏組件以并聯(lián)和/或串聯(lián)方式彼此相連以產(chǎn)生一直流電壓(Udc*)，所述直流電壓超過所述光伏組件的耐電強(qiáng)度且適合高壓直流輸送，其中，所述直流電壓(Udc*)的每極均設(shè)有一組件場(chǎng)(MF+，MF-)，所述組件場(chǎng)包括一定數(shù)量(K)的光伏組件，所述光伏組件優(yōu)選以模塊和基本結(jié)構(gòu)(BS)的形式相對(duì)于一中央母線(S+，S-)呈電位對(duì)稱分布，其中，每個(gè)所述組件場(chǎng)(MF+，MF-)都被一處于地電位(EP)的環(huán)繞式集電環(huán)路(SR)包圍。每個(gè)所述組件場(chǎng)(MF+，MF-)都優(yōu)選與地電位(EP)隔離，特定而言在一鋪設(shè)在所述組件場(chǎng)(MF+，MF-)下面的絕緣膜(IF)的作用下與地電位(EP)隔離。
文檔編號(hào)H01L31/042GK102272942SQ200980154362
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2009年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日
發(fā)明者托馬斯·勞因格 申請(qǐng)人:肖特太陽能公司