专利名称：一种新能源并网系统及其实现方法
技术领域：
本发明涉及一种电力电子领域的系统及其实现方法，具体涉及一种新能源并网系统及其实现方法。
背景技术：
在能源短缺和环境趋向恶化的今天，大力发展新能源是我国目前的重点发展方向，新能源的并网方式目前主要是应用柔性直流输电技术，由于受自然环境限制，新能源电场的选择往往会远离电负荷集中地，需要对电能进行远距离传输。目前新能源并网方式的典型系统如附图I、附图2所示。第一种方式的运行原理
为新能源电场通过双向变频器与交流母线连接，后经升压变压器与VSC整流器相连，通过直流电缆或传输线将电能传送至电网所在地，并通过VSC逆变器与电网相连。即新能源电场-双向变流器-变压器-交流母线-升压变压器-VSC整流器-直流电缆/传输线-VSC逆变器-变压器-电网。第二种方式的运行原理为多个小型新能源电场通过VSC整流器与直流母线相连，直流母线连接DC/DC升压环节，将直流电压升高后通过直流电缆或传输线将电能传输至电网所在地，并进行DC/DC降压，降压后通过直流母线与多个VSC逆变器连接，将直流电逆变为交流电后与电网连接。即多个新能源电场-多个VSC整流器-直流电网-DC/DC升压环节-直流电缆/传输线-DC/DC降压环节-直流母线-多个VSC逆变器-电网。两种方式都能将电能有效的并网，但是高压大容量VSC整流器及逆变器具有造价昂贵，控制系统复杂等特点，DC/DC环节也具有设计复杂，可靠性低的缺点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种新能源并网系统及其实现方法，本发明将谐振升压及谐振降压环节应用到新能源并网系统中，谐振环节为大型一次设备，设计及制造简便，控制简单，不仅可以减小技术难度，而且可以降低成本；解决了目前新能源并网系统中高压大容量VSC和DC/DC环节造价高及设计困难的问题，为新能源并网提供一种崭新的技术路线。本发明的目的是采用下述技术方案实现的一种新能源并网系统，所述系统包括至少一个新能源电场、至少一个VSC整流器、直流母线、至少一个VSC逆变器，其改进之处在于，所述系统包括谐振升压环节和谐振降压环节;所述至少一个新能源电场分别通过至少一个VSC与直流母线连接；所述直流母线与谐振升压环节连接；所述谐振升压环节通过直流电缆或直流传输线与所述谐振降压环节连接；所述谐振降压环节通过直流母线与至少一个VSC逆变器连接。其中，所述谐振升压环节连接有整流环节。其中，所述至少一个VSC逆变器与电网连接。
本发明基于另一目的提供的一种新能源并网系统的实现方法，其改进之处在于，所述实现方法包括下述步骤A、至少一个的新能源电场分别通过VSC整流器与直流母线连接后通过所述谐振升压环节升压；B、升压后的电压值经过整流环节转变为正向电压值；
C、所述正向电压值通过直流电缆或直流输电线传输到电网后经过谐振降压环节降压；D、降压后的直流电压通过直流母线与至少一个的VSC逆变器分别连接，将直流电压逆变为交流电压；E、所述交流电压传输至电网。与现有技术比，本发明达到的有益效果是I、本发明提供的新能源并网系统及其实现方法中，采用的谐振升降压环节，主要应用一次大型设备设计简单，制造容易；2、本发明提供的新能源并网系统中的谐振环节所采用的半导体器件为半控型器件，较之于全控型器件，控制简便；3、本发明提供的新能源并网系统中，应用大型一次设备和半控型器件代替全控型器件，运行可靠性高。
图I是目前新能源并网方式的典型系统图(一)；图2是目前新能源并网方式的典型系统图(二)；图3是本发明提供的新能源并网系统图；图4是本发明提供的具体实施例的谐振环节单极运行方式原理图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明。本发明提供的新能源并网系统如图3所示，该系统包括多个新能源电场、多个VSC整流器、直流母线、多个VSC逆变器，该系统还包括谐振升压环节和谐振降压环节；所述多个新能源电场分别通过多个VSC与直流母线连接；所述直流母线与谐振升压环节连接；所述谐振升压环节通过直流电缆或直流传输线与所述谐振降压环节连接；谐振降压环节通过直流母线与多个VSC逆变器连接。多个VSC逆变器与电网连接。谐振升压环节连接有整流环节。本发明提供的谐振升压环节和谐振降压环节可以是单极运行方式和双极运行方式；其中，每种运行方式中，谐振环节可以为单一谐振环节结构，也可以为谐振环节串联结构或谐振环节并联结构。实施例本发明提供的具体实施例的谐振环节单极运行方式原理图如图4所示。谐振升压环节包括直流电源DC、低压大电容C10、高压小电容Cl I、晶闸管Tl I、晶闸管T13和谐振电抗器LI I ;低压大电容C10、晶闸管Tl I、谐振电抗器LI I和高压小电容Cl I依次连接；直流电源DC并联在低压大电容ClO两端；晶闸管T13并联在高压小电容Cll与谐振电抗器Lll两端。谐振降压环节包括直流电源DC、电容C20、高压小电容C21、低压大电容C22、晶闸管T21、晶闸管T22、晶闸管T23、电抗器L21、电抗器L22和负载电阻R2 ;电容C20、晶闸管T21和电抗器L21依次连接；所述晶闸管T22、电抗器L22和低压大电容C22依次连接；直流电源DC并联在电容C20两端；晶闸管T23并联在电容C20与晶闸管T21两端；晶闸管T23、电抗器L21和高压小电容C21依次连接；高压小电容C21并联在电容C20、晶闸管T21与电抗器L21两端；负载电阻R2并联在低压大电容C22两端。整流环节包括半波整流桥D11、平波电抗器L12、支撑电容器C12和续流二极管D12 ;其中半波整流桥D11、平波电抗器L12与支撑电容器C12依次连接；续流二极管D12并联在平波电抗器L12及支撑电容器C12两端。
新能源并网系统的实现方法包括下述步骤A、多个新能源电场通过VSC整流器与直流母线相连，直流母线连接谐振升压环节升压、电压波形为逐渐增大的正负振荡波，由于损耗稳定原理，电压稳定在一定值，经整流环节，将输出电压转变为正向直流电压；C、通过直流电缆或传输线将电能传输至电网所在地；D、连接谐振降压环节，降压后通过直流母线与多个VSC逆变器连接，将直流电逆变为交流电；E、交流电压接入电网，成功完成新能源并网。即多个新能源电场-多个VSC整流器-直流电网-谐振升压整流环节-直流电缆-谐振降压环节-直流母线-多个VSC逆变器-电网。本发明所描述的低压大电容与高压小电容是相对而言的，低压大电容承受电压为IOkV以下，电容值5000uF以上，高压小电容承受电压IOkV以上，电容值IOOOuF以下。本发明提供的新能源并网系统及其实现方法，用谐振环节代替DC/DC环节，既降低了技术难度，又节约了成本。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种新能源并网系统，所述系统包括至少一个新能源电场、至少一个VSC整流器、直流母线、至少一个VSC逆变器，其特征在于，所述系统包括谐振升压环节和谐振降压环节； 所述至少一个新能源电场分别通过至少一个VSC与直流母线连接；所述直流母线与谐振升压环节连接；所述谐振升压环节通过直流电缆或直流传输线与所述谐振降压环节连接; 所述谐振降压环节通过直流母线与至少一个VSC逆变器连接。
2.如权利要求I所述的新能源并网系统，其特征在于，所述谐振升压环节连接有整流环节。
3.如权利要求I所述的新能源并网系统，其特征在于，所述至少一个VSC逆变器与电网连接。
4.一种新能源并网系统的实现方法，其特征在于，所述实现方法包括下述步骤 A、至少一个的新能源电场分别通过VSC整流器与直流母线连接后通过所述谐振升压环节升压； B、升压后的电压值经过整流环节转变为正向电压值； C、所述正向电压值通过直流电缆或直流输电线传输到电网后经过谐振降压环节降压； D、降压后的直流电压通过直流母线与至少一个的VSC逆变器分别连接，将直流电压逆变为交流电压； E、所述交流电压传输至电网。
全文摘要
本发明涉及一种新能源并网系统，所述系统包括至少一个新能源电场、至少一个VSC整流器、直流母线、至少一个VSC逆变器、谐振升压整流环节和谐振降压环节；至少一个新能源电场分别通过至少一个VSC与直流母线连接；所述直流母线与谐振升压环节连接；所述谐振升压整流环节通过直流电缆或直流传输线与所述谐振降压环节连接；谐振降压环节通过直流母线与至少一个VSC逆变器连接。该系统将谐振升压整流及谐振降压环节应用到新能源并网系统中，谐振环节为大型一次设备，设计及制造简便，控制简单，不仅可以减小技术难度，而且可以降低成本；解决了目前新能源并网系统中高压大容量VSC和DC/DC环节造价高及设计困难的问题，为新能源并网提供一种崭新的技术路线。
文档编号H02J3/38GK102904275SQ20121033875
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月13日 优先权日2012年9月13日
发明者温家良, 王秀环, 李跃, 周军川, 张堃 申请人:国网智能电网研究院, 国家电网公司