CN219394439U - 一种直流分流箱及光伏发电*** - Google Patents

Abstract

本申请揭示了一种直流分流箱及光伏发电***，具体涉及光伏发电的技术领域。在所述直流分流箱中，包括直流进线开关、第一铜排、第二铜排、各个直流电缆以及各个MC4端子；直流输入正端通过直流进线开关连接至第一铜排；直流输入负端通过直流进线开关连接至第二铜排；各个直流电缆的第一端分别连接至第一铜排以及第二铜排，且连接至第一铜排的直流电缆数量等于连接至第二铜排的直流电缆数量；每个直流电缆的第一端通过一个MC4端子连接至直流输出端。所述光伏发电***包含所述直流分流箱。上述直流分流箱在实现直流分流功能时，结构简单、效率高且安全性强。

Description

一种直流分流箱及光伏发电***

技术领域

本申请涉及光伏发电的技术领域，具体涉及一种直流分流箱及光伏发电***。

背景技术

逆变器作为光伏发电的重要组成部分，主要的作用是将光伏组件发出的直流电转变成交流电。

目前的光伏发电中，主要使用集中式逆变器，集中式逆变器工作原理是将多个光伏组件工作产生的直流电流进行汇流和最大功率峰值跟踪(MPPT)，而后集中逆变进行直交流电转换与升压，从而实现并网发电。集中式逆变器一般采用单路MPPT，单个MPPT配有2-12组光伏组串，每路MPPT功率可达到125-1000KW，单体容量通常在500KW以上，具有功率高、容量大的优势。

然而，集中式逆变器的MPPT路数少，在复杂地形中无法减少光伏阵列区内光伏组串的失配影响。

实用新型内容

本申请提供了一种直流分流箱及光伏发电***，所述直流分流箱在实现直流分流功能时，结构简单、效率高且安全性强，该技术方案如下。

一方面，提供了一种直流分流箱，所述直流分流箱包括直流进线开关、第一铜排、第二铜排、各个直流电缆以及各个MC4端子；

直流输入正端通过直流进线开关连接至第一铜排；直流输入负端通过直流进线开关连接至第二铜排；

各个直流电缆的第一端分别连接至第一铜排以及第二铜排，且连接至第一铜排的直流电缆数量等于连接至第二铜排的直流电缆数量；

每个直流电缆的第一端通过一个MC4端子连接至直流输出端。

在一种可能的实现方式中，所述直流输出端包括直流输出正端和直流输出负端。

在一种可能的实现方式中，与第一铜排连接的直流电缆通过MC4端子连接至各个直流输出正端；与第二铜排连接的直流电缆通过MC4端子连接至各个直流输出负端；

各个直流输出正端与各个直流输出负端一一对应。

在一种可能的实现方式中，所述直流分流箱还包括各个保护器件；

每个直流电缆的第一端依次通过一个保护器件以及一个MC4端子连接至直流输出端。

在一种可能的实现方式中，所述直流分流箱还包括第一直流防雷器、第二直流防雷器以及第三直流防雷器；

所述第一直流防雷器的第一端与第一铜排连接；所述第二直流防雷器的第一端与第二铜排连接；所述第三直流防雷器的第一端接地；

所述第一直流防雷器、第二直流防雷器以及第三直流防雷器的第二端相连。

在一种可能的实现方式中，所述直流分流箱还包括箱体外壳。

在一种可能的实现方式中，所述各个MC4端子位于箱体外壳上。

在一种可能的实现方式中，所述直流输入正端、所述直流输入负端以及各个直流输出端位于所述箱体外壳外部；

所述直流进线开关、第一铜排、第二铜排位于所述箱体外壳内部。

又一方面，提供了一种光伏发电***，所述光伏发电***包括各个直流分流箱，所述直流分流箱包括直流进线开关、第一铜排、第二铜排、各个直流电缆以及各个MC4端子；

直流输入正端通过直流进线开关连接至第一铜排；直流输入负端通过直流进线开关连接至第二铜排；

各个直流电缆的第一端分别连接至第一铜排以及第二铜排，且连接至第一铜排的直流电缆数量等于连接至第二铜排的直流电缆数量；

每个直流电缆的第一端通过一个MC4端子连接至直流输出端；

所述光伏发电***还包括各个光伏阵列、各个组串式逆变器、交流柜以及升压箱式逆变器；

各个光伏阵列通过各个直流分流箱连接至各个组串式逆变器；

所述各个组串式逆变器连接至交流柜；

所述交流柜连接至升压箱式变压器。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

在本申请示出的直流分流箱中，包括直流进线开关、第一铜排、第二铜排、各个直流电缆以及各个MC4端子；直流输入正端通过直流进线开关连接至第一铜排；直流输入负端通过直流进线开关连接至第二铜排；各个直流电缆的第一端分别连接至第一铜排以及第二铜排，且连接至第一铜排的直流电缆数量等于连接至第二铜排的直流电缆数量；每个直流电缆的第一端通过一个MC4端子连接至直流输出端。通过设置第一铜排、第二铜排以及各个直流电缆将直流输入分为多路小电流支路，搭配组串式逆变器增加了最大跟踪MPPT的路数，可有效提升发电量，通过设置各个MC4端子提高安装效率，并且由于MC4端子可以标准化生产，因此可降低施工工艺引起的故障。因此上述直流分流箱在实现直流分流功能时，结构简单、效率高且安全性强。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例示出的一种直流分流箱的结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种光伏发电***的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应理解，在本申请的实施例中提到的“指示”可以是直接指示，也可以是间接指示，还可以是表示具有关联关系。举例说明，A指示B，可以表示A直接指示B，例如B可以通过A获取；也可以表示A间接指示B，例如A指示C，B可以通过C获取；还可以表示A和B之间具有关联关系。

在本申请实施例的描述中，术语“对应”可表示两者之间具有直接对应或间接对应的关系，也可以表示两者之间具有关联关系，也可以是指示与被指示、配置与被配置等关系。

图1是根据一示例性实施例示出的一种直流分流箱的结构示意图。如图1所示，该直流分流箱包括直流进线开关、第一铜排、第二铜排、各个直流电缆以及各个MC4端子；

直流输入正端通过直流进线开关连接至第一铜排；直流输入负端通过直流进线开关连接至第二铜排；

各个直流电缆的第一端分别连接至第一铜排以及第二铜排，且连接至第一铜排的直流电缆数量等于连接至第二铜排的直流电缆数量；

每个直流电缆的第一端通过一个MC4端子连接至直流输出端。

现有的光伏发电项目已经进行多年，项目早期使用的集中式逆变器逐渐出现故障增多、运维难度大、备货周期长等问题，严重影响发电收益，因此需要进行改造。

现有的改造方法主要还是使用集中式逆变器对故障设备的替换，尽可能减少***的变更。然而这种方案存在以下不足：首先，此种方式由于集中式逆变器的设备体积大，需要具备一定的安装条件；第二，由于集中式逆变器的MPPT路数少，在复杂地形中无法减少光伏阵列区内组串的失配影响；第三，因为集中式逆变器发生故障时，故障影响范围大，同时由于集中式逆变器的运维难度大、维修周期长，影响项目发电收益；第四，集中式逆变器整机更换时如果采用不同厂家设备，需考虑新设备与原有设备***的兼容性。因此这种方案并没有在根本上解决集中式逆变器在应用中的不足。

而组串式逆变器对比集中式逆变器具有发电效率高、MPPT(Maximum Power PointTracking最大功率点跟踪)路数多以及安装便利等优势。因此可将组串式逆变器应用于已使用集中式逆变器且需改造的项目中。将原有汇流箱的直流电缆连接至直流分流箱，再通过分流后形成多路小直流回路接至组串式逆变器，组串式逆变器交流输出使用交流电缆连接到箱变的低压侧。这样可有效利用原有光伏阵列区内的汇流箱和直流电缆，减少直流侧电缆敷设、开挖电缆沟等施工成本，缩短施工周期，提升发电量。

图1示出的三相脱线报警电路的工作原理如下：

首先，直流输入通过直流进线开关进入直流分流箱。该直流进线开关可以通过现有的直流进线开关结构实现，具有过电压保护以及过电流保护功能。图1中，DC+表示直流输入正端，DC-表示直流输入负端，PE表示接地。

在一种可能的实现方式中，该直流输出端包括直流输出正端和直流输出负端。

在一种可能的实现方式中，与第一铜排连接的直流电缆通过MC4端子连接至各个直流输出正端；与第二铜排连接的直流电缆通过MC4端子连接至各个直流输出负端；各个直流输出正端与各个直流输出负端一一对应。直流输出正端与直流输出负端的数量可以根据实际需求进行设置，例如，图1中示出的直流输出正端为PV1+～PV16+，直流输出负端为PV1-～PV16-。

MC4端子即MC4连接器，MC为Multi-Contact(多触点)的缩写，4为金属芯直径的尺寸标准。

铜排又称铜母排或铜汇流排，是由铜材质制作的，截面为矩形或倒角(圆角)矩形的长导体(现在一般都用圆角铜排，以免产生尖端放电)，在电路中起输送电流和连接电气设备的作用。在本方案中，第一铜排与直流输入正端连接，并将直流输入正端的电流分流到各个直流输出正端；第二铜排与直流输入负端连接，并将直流输入负端的电流分流到各个直流输出负端。在实际应用场景中，原有的集中式逆变器只有1～2路MPPT，而通过将直流输入分流为多路小电流支路，再搭配组串式逆变器即可增加MPPT的路数，降低组串的失配，提升发电量。其中，MPPT是指根据外界不同的环境温度、光照强度等特性来调节光伏阵列的输出功率，使得光伏阵列始终输出最大功率。

在一种可能的实现方式中，该直流分流箱还包括各个保护器件；每个直流电缆的第一端依次通过一个保护器件以及一个MC4端子连接至直流输出端。

在各个直流电缆所在的直流支路上设置保护器件，可以在由于支路故障引起环流电流提升时对电路进行有效保护，使得运维更方便且运维成本更低。

可选的，该保护器件可以是保护熔丝。

在一种可能的实现方式中，该直流分流箱还包括第一直流防雷器、第二直流防雷器以及第三直流防雷器；该第一直流防雷器的第一端与第一铜排连接；该第二直流防雷器的第一端与第二铜排连接；该第三直流防雷器的第一端接地；该第一直流防雷器、第二直流防雷器以及第三直流防雷器的第二端相连。防雷器(本方案中为直流防雷器)是用来保护电力***中各种电器设备免受雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击而损坏的一种电器。

在一种可能的实现方式中，该直流分流箱还包括箱体外壳。

在一种可能的实现方式中，该各个MC4端子位于箱体外壳上。

在一种可能的实现方式中，该直流输入正端、该直流输入负端以及各个直流输出端位于该箱体外壳外部；该直流进线开关、第一铜排、第二铜排位于该箱体外壳内部。可选的，该保护器件、该直流防雷器也位于该箱体外壳内部。

在实际应用场景中，通过在直流分流箱的箱体出线侧使用MC4端子，可以实现与已有的直流端子直接插接，提高改造过程中的安装效率，并且由于直流分流箱的箱体标准化生产，能够降低施工工艺引起故障的概率。

综上所述，在本申请示出的直流分流箱中，包括直流进线开关、第一铜排、第二铜排、各个直流电缆以及各个MC4端子；直流输入正端通过直流进线开关连接至第一铜排；直流输入负端通过直流进线开关连接至第二铜排；各个直流电缆的第一端分别连接至第一铜排以及第二铜排，且连接至第一铜排的直流电缆数量等于连接至第二铜排的直流电缆数量；每个直流电缆的第一端通过一个MC4端子连接至直流输出端。通过设置第一铜排、第二铜排以及各个直流电缆将直流输入进行分流，通过设置各个MC4端子提高安装效率，并且由于MC4端子可以标准化生产，因此可降低施工工艺引起的故障。因此上述直流分流箱在实现直流分流功能时，结构简单、效率高且安全性强。

进一步的，图2是根据一示例性实施例示出的一种光伏发电***的结构示意图。如图2所示，该光伏发电***包括各个如图1所示的直流分流箱，该直流分流箱包括直流进线开关、第一铜排、第二铜排、各个直流电缆以及各个MC4端子；

直流输入正端通过直流进线开关连接至第一铜排；直流输入负端通过直流进线开关连接至第二铜排；

各个直流电缆的第一端分别连接至第一铜排以及第二铜排，且连接至第一铜排的直流电缆数量等于连接至第二铜排的直流电缆数量；

每个直流电缆的第一端通过一个MC4端子连接至直流输出端；

该光伏发电***还包括各个光伏阵列、各个组串式逆变器、交流柜以及升压箱式逆变器；

各个光伏阵列通过各个直流分流箱连接至各个组串式逆变器；

该各个组串式逆变器连接至交流柜；

该交流柜连接至升压箱式变压器。

图2示出的三相脱线报警电路的工作原理如下：

在一种可能的实现方式中，该光伏阵列包括各个光伏组串和各个汇流箱。光伏组串是在光伏发电***中，将多个光伏组件以串联方式连接，形成具有所需直流输出电压的最小单元。汇流箱是保证光伏组件有序连接和汇流功能的接线装置，能够保障光伏发电***在维护、检查时易于切断电路，且当光伏发电***发生故障时减小停电的范围。在该光伏发电***中，各个光伏组串形成直流输出电压后输入各个汇流箱进行汇流。

进一步的，各个汇流箱通过直流出线电缆与各个直流分流箱的直流输入正端和直流输入负端连接，将汇流后的各个直流输出电压输入各个直流分流箱中。各个直流分流箱将直流输入进行分流后得到各个直流输出并输入各个组串式逆变器的直流端。组串式逆变器采用模块化设计，每个光伏阵列对应一个逆变器，组串式逆变器的直流端具有最大功率追踪功能(即MPPT)，通过使用直流分流箱可将汇流箱大直流电流(即直流输入)分流为多支路小电流直流支路(即各个直流输出)，每个小电流直流支路配置熔丝进行保护，箱体外壳集成安装好MC4插头及内部接线，直流分流箱现场安装固定后直接插接组串直流接头搭配组串式逆变器。通过在直流分流箱的箱体出线侧使用MC4端子，使得已有的直流端子可以直接与之插接，提高了改造的安装效率，也能由于直流分流箱的箱体标准化生产，降低施工工艺引起的故障，使得设备运行及运维的安全性高。通过直流分流箱搭配组串式逆变器，增加了最大跟踪MPPT的路数，减少阵列朝向影响及光伏组串之间的失配发电损失，有效提升发电量。

进一步的，各个组串式逆变器将各个直流输出进行逆变得到交流电并通过交流端输入到交流柜，交流柜再将交流电输入到升压箱式变压器。交流柜即交流配电柜，能够分配电能。升压箱式变压器可将低数值的交变电压变换为同频率的另一较高数值交变电压。

应说明的是，光伏组串、汇流箱、直流分流箱和组串式逆变器的数量均可根据实际需要进行设置，光伏组串、汇流箱、组串式逆变器、交流柜以及升压箱式变压器均可通过现有的设备实现。

综上所述，在本申请示出的直流分流箱中，包括直流进线开关、第一铜排、第二铜排、各个直流电缆以及各个MC4端子；直流输入正端通过直流进线开关连接至第一铜排；直流输入负端通过直流进线开关连接至第二铜排；各个直流电缆的第一端分别连接至第一铜排以及第二铜排，且连接至第一铜排的直流电缆数量等于连接至第二铜排的直流电缆数量；每个直流电缆的第一端通过一个MC4端子连接至直流输出端。通过设置第一铜排、第二铜排以及各个直流电缆将直流输入进行分流，通过设置各个MC4端子提高安装效率，并且由于MC4端子可以标准化生产，因此可降低施工工艺引起的故障。因此上述直流分流箱在实现直流分流功能时，结构简单、效率高且安全性强。

由于实际应用场景中原有的集中式逆变器可能已经不再生产，无法在改造时做到同等替换，其他型号的集中式逆变器由于***参数不匹配无法使用，使用本方案中直流分流箱和组串式逆变器组合的方式，只要满足输入输出电压，即可兼容大部分的逆变器。

本方案施工时可以保留直流侧的完整性，能利用原有光伏场区的汇流箱和直流侧原有的电缆，减少直流侧施工带来的电缆沟开挖等工作，缩短施工周期。改造时将直流分流箱与组串式逆变器组合，就近放置到原有的逆变器的附近，可利用原有的逆变器柜体进行接入改造及交流电缆接入，进一步降低直流部分改造的设备投入成本与施工成本。

利用组串式逆变器，提升了***的保护功能和保护精度，同时可以利用组串式逆变器的监测优势，通过组串式逆变器监测光伏组串的运行状态，不再需要通过汇流箱对光伏组串进行监控，因此直流分流箱无需配置监控***，节约了在直流分流箱的监控成本。如果有特殊监控需求，可选择性配置直流分流箱的监控***。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种直流分流箱，其特征在于，所述直流分流箱包括直流进线开关、第一铜排、第二铜排、各个直流电缆以及各个MC4端子；

直流输入正端通过直流进线开关连接至第一铜排；直流输入负端通过直流进线开关连接至第二铜排；

各个直流电缆的第一端分别连接至第一铜排以及第二铜排，且连接至第一铜排的直流电缆数量等于连接至第二铜排的直流电缆数量；

每个直流电缆的第一端通过一个MC4端子连接至直流输出端。

2.根据权利要求1所述的直流分流箱，其特征在于，所述直流输出端包括直流输出正端和直流输出负端。

3.根据权利要求2所述的直流分流箱，其特征在于，与第一铜排连接的直流电缆通过MC4端子连接至各个直流输出正端；与第二铜排连接的直流电缆通过MC4端子连接至各个直流输出负端；

各个直流输出正端与各个直流输出负端一一对应。

4.根据权利要求1所述的直流分流箱，其特征在于，所述直流分流箱还包括各个保护器件；

每个直流电缆的第一端依次通过一个保护器件以及一个MC4端子连接至直流输出端。

5.根据权利要求1所述的直流分流箱，其特征在于，所述直流分流箱还包括第一直流防雷器、第二直流防雷器以及第三直流防雷器；

所述第一直流防雷器的第一端与第一铜排连接；所述第二直流防雷器的第一端与第二铜排连接；所述第三直流防雷器的第一端接地；

所述第一直流防雷器、第二直流防雷器以及第三直流防雷器的第二端相连。

6.根据权利要求1所述的直流分流箱，其特征在于，所述直流分流箱还包括箱体外壳。

7.根据权利要求6所述的直流分流箱，其特征在于，所述各个MC4端子位于箱体外壳上。

8.根据权利要求7所述的直流分流箱，其特征在于，所述直流输入正端、所述直流输入负端以及各个直流输出端位于所述箱体外壳外部；

所述直流进线开关、第一铜排、第二铜排位于所述箱体外壳内部。

9.一种光伏发电***，其特征在于，所述光伏发电***包括各个直流分流箱，所述直流分流箱包括直流进线开关、第一铜排、第二铜排、各个直流电缆以及各个MC4端子；

直流输入正端通过直流进线开关连接至第一铜排；直流输入负端通过直流进线开关连接至第二铜排；

各个直流电缆的第一端分别连接至第一铜排以及第二铜排，且连接至第一铜排的直流电缆数量等于连接至第二铜排的直流电缆数量；

每个直流电缆的第一端通过一个MC4端子连接至直流输出端；

所述光伏发电***还包括各个光伏阵列、各个组串式逆变器、交流柜以及升压箱式逆变器；

各个光伏阵列通过各个直流分流箱连接至各个组串式逆变器；

所述各个组串式逆变器连接至交流柜；

所述交流柜连接至升压箱式变压器。