專利名稱：一種并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電及儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，具體地，涉及一種并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
背景技術(shù)：
近些年來(lái)，我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)保持快速發(fā)展。截止2010年底，中國(guó)全年風(fēng)力發(fā)電新增裝機(jī)達(dá)1600萬(wàn)千瓦，累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)總量已達(dá)到4182. 7萬(wàn)千瓦，首次超過(guò)了美國(guó)，位居世界首位。隨著風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)容量的增加，一些風(fēng)電基地接連發(fā)生風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)事故。 2011年以來(lái)，僅在幾個(gè)月期間就發(fā)了三期風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組大規(guī)模脫網(wǎng)事故，2011年2月，甘肅酒泉風(fēng)電場(chǎng)脫網(wǎng)的風(fēng)電機(jī)組相繼達(dá)到598臺(tái)；2011年4月，甘肅瓜州風(fēng)電場(chǎng)脫網(wǎng)的風(fēng)電機(jī)組達(dá)到702臺(tái)，2011年4月，河北張家口風(fēng)電場(chǎng)脫網(wǎng)的風(fēng)電機(jī)組達(dá)到644臺(tái)。風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)事故中一個(gè)主要的原因就是已經(jīng)投運(yùn)的風(fēng)電機(jī)組多數(shù)不具備低電壓穿越能力，不滿足接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致系統(tǒng)電壓降低時(shí)容易脫網(wǎng)，形成連鎖反應(yīng)，造成重大電網(wǎng)事故。總體分析來(lái)看，大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)主要面臨以下兩個(gè)問(wèn)題，一是風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越能力弱；二是，風(fēng)電機(jī)組輸出功率波動(dòng)性大，電能質(zhì)量差，影響電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。目前，主流雙饋型風(fēng)電機(jī)組主要是通過(guò)增加Crowbar保護(hù)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的不間斷運(yùn)行。然而電網(wǎng)故障時(shí)利用Crowbar保護(hù)電路的投入來(lái)提高風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力存在以下不足之處首先，機(jī)側(cè)變流器處于封鎖狀態(tài)，電機(jī)將從電網(wǎng)中吸收大量的無(wú)功功率進(jìn)行勵(lì)磁，這將導(dǎo)致電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的進(jìn)一步惡化；其次，雖然機(jī)側(cè)變流器處于封鎖狀態(tài)，由于機(jī)側(cè)變流器與電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組電氣線路依然相連接，轉(zhuǎn)子過(guò)電流將通過(guò)RSC反向并聯(lián)的二極管流入直流母線，使得直流母線電容儲(chǔ)能至更危險(xiǎn)的水平等等。目前，我國(guó)已經(jīng)裝機(jī)的風(fēng)電機(jī)組中還有相當(dāng)一部分沒(méi)有并入電網(wǎng)，由于風(fēng)電本身存在的隨機(jī)波動(dòng)性缺點(diǎn)，影響了電網(wǎng)的電能質(zhì)量和運(yùn)行穩(wěn)定性。就目前風(fēng)電發(fā)展趨勢(shì)和風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)情況來(lái)看，電力系統(tǒng)迫切需求利用大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)平抑風(fēng)力發(fā)電等可再生能源的輸出功率波動(dòng)，消除風(fēng)電輸出功率波動(dòng)性對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊影響，提高風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)的電能質(zhì)量和穩(wěn)定性。我國(guó)風(fēng)電將繼續(xù)保持快速發(fā)展，在7省將打造8個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)的風(fēng)電場(chǎng)，風(fēng)電機(jī)組對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的影響需要引起高度重視。首先，將要安裝的風(fēng)電機(jī)組必須具備較強(qiáng)的低電壓穿越能力，不具備低電壓穿越能力的要盡快制定切實(shí)可行的低電壓穿越能力改造計(jì)劃方案；其次，風(fēng)電場(chǎng)需要具備較強(qiáng)的功率調(diào)節(jié)能力以及高品質(zhì)的電能質(zhì)量。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，可以提高風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力并提高風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)電能質(zhì)量及輸出功率的可控性。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下一種并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括AC/DC+DC/AC變流器，在所述AC/DC+DC/AC變流器的中間直流側(cè)增加一儲(chǔ)能系統(tǒng)，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)包括DC/DC功率變換器及儲(chǔ)能裝置；所述DC/ DC功率變換器與AC/DC+DC/AC變流器的中間直流側(cè)連接，所述儲(chǔ)能裝置與DC/DC功率變換器連接。進(jìn)一步地，還包括變槳系統(tǒng)和控制柜，所述變槳系統(tǒng)、控制柜及AC/DC+DC/AC變流器的各自的供電系統(tǒng)均分別與廠用交流電源及儲(chǔ)能裝置連接。進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)能裝置是化學(xué)電池和/或超級(jí)電容。進(jìn)一步地，所述化學(xué)電池為鋰電池、鈉流電池、液流電池和鉛酸電池中的任一種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果1、通過(guò)在現(xiàn)有并網(wǎng)的雙饋型及直驅(qū)型等主流型風(fēng)電機(jī)組變流器直流側(cè)增加儲(chǔ)能系統(tǒng)(1)可以有效提高風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力。在電網(wǎng)發(fā)生故障導(dǎo)致電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，變流器直流側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)可以吸收機(jī)側(cè)多余的能量，使風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)變流器不發(fā)生過(guò)流保護(hù)，使風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)電壓發(fā)生故障時(shí)能夠保持不脫網(wǎng)保持正常工作，穿越電網(wǎng)電壓低電壓區(qū)域。變流器就可以省掉Crowbar保護(hù)硬件電路，避免了電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)Crowbar 保護(hù)電路的投入與切出過(guò)程中給風(fēng)電機(jī)組帶來(lái)的一系列負(fù)面影響。(2)可以平抑風(fēng)電機(jī)組輸出功率，提高風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)電能質(zhì)量及輸出功率的可控性。通過(guò)直流側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)吞吐風(fēng)電功率的波動(dòng)部分，使風(fēng)電機(jī)組輸出功率變平滑。2、在廠用交流電源與變槳系統(tǒng)、控制柜、變流器的各自的供電系統(tǒng)連接供電的基礎(chǔ)上，將上述變槳系統(tǒng)、控制柜、變流器的各自的供電系統(tǒng)再分別與新增加的儲(chǔ)能裝置連接，可作為風(fēng)電機(jī)組UPS使用，可以給變槳系統(tǒng)、控制柜、變流器提供不間斷電源，在電網(wǎng)故障廠用電斷電時(shí)，提供電力供電的可靠性?？梢詫鹘y(tǒng)變槳系統(tǒng)的安裝在輪轂里的電池柜、 機(jī)組控制柜里的UPS都省去，通過(guò)設(shè)備本身的供電系統(tǒng)電路直接從儲(chǔ)能裝置里取電；目前， 廠用電可能出現(xiàn)故障或者電網(wǎng)出現(xiàn)0電壓情況下，可能直接導(dǎo)致變流器控制電路供電受阻，不能有效控制變流器工作或者穿越0電壓，儲(chǔ)能裝置可以為變流器提供UPS不間斷供電電源，保障變流器控制電路供電的可靠性。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1是本實(shí)用新型并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的儲(chǔ)能電路系統(tǒng)圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。如圖1所示，目前，主流的并網(wǎng)雙饋型、直驅(qū)型等風(fēng)電機(jī)組的變流器1均是采用背靠背PWM變流器，即采用AC/DC+DC/AC硬件電路。在變流器1中間直流側(cè)增加儲(chǔ)能系統(tǒng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)包括DC/DC功率變換器2及儲(chǔ)能裝置3，DC/DC功率變換器2與變流器1的中間直流側(cè)連接，儲(chǔ)能裝置3與DC/DC功率變換器2連接。變流器1控制電路的供電系統(tǒng)6與儲(chǔ)能裝置3及廠用交流電源9分別連接，供電系統(tǒng)6內(nèi)部含有可以將廠用交流電源9和儲(chǔ)能裝置3直流電源轉(zhuǎn)換成變流器1的控制電路所需要直流電的開關(guān)電源電路系統(tǒng)。當(dāng)廠用交流電源9供電出現(xiàn)出現(xiàn)故障時(shí)，為保證變流器1控制電路供電的不間斷性，可以直接采用儲(chǔ)能裝置3進(jìn)行不間斷供電。同理，變槳系統(tǒng) 4內(nèi)部的供電系統(tǒng)7和控制柜5內(nèi)部的供電系統(tǒng)8都分別與儲(chǔ)能裝置3及廠用交流電源9 相連接，當(dāng)廠用交流電源9供電出現(xiàn)出現(xiàn)故障時(shí)，為保證風(fēng)電機(jī)組變槳系統(tǒng)4伺服電機(jī)及控制電路供電的不間斷性和控制柜5控制電路供電的不間斷性，可以直接采用儲(chǔ)能裝置3提供不間斷供電。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障導(dǎo)致電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，由于并網(wǎng)側(cè)電壓跌落，網(wǎng)側(cè)變流器電流將上升，當(dāng)電流達(dá)到變流器上限保護(hù)值時(shí)，風(fēng)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)變流器輸出功率受限，機(jī)側(cè)多余的能量都往變流器1直流側(cè)電容上充，如果不采取措施，為防止電容電壓升高損壞電容，變流器將進(jìn)行了自我保護(hù)，退出運(yùn)行，這時(shí)變流器1直流側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)DC/DC功率變換器2將直流側(cè)多余的能量存入儲(chǔ)能裝置3中，保證變流器正常運(yùn)行，使風(fēng)電機(jī)組不脫網(wǎng)運(yùn)行，以穿越低電壓區(qū)域。變流器1直流側(cè)增加儲(chǔ)能系統(tǒng)還可用于平抑風(fēng)電機(jī)組輸出功率，提高風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)電能質(zhì)量及輸出功率的可控性。當(dāng)風(fēng)電機(jī)組輸出功率波動(dòng)較大時(shí)，這時(shí)將影響風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)的電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。以風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)功率測(cè)量值與所需要達(dá)到的平滑后目標(biāo)值作為功率變換器2控制的輸入值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率，通過(guò)變流器1直流側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)吞吐風(fēng)電機(jī)組輸出功率的波動(dòng)部分，使風(fēng)電機(jī)組輸出功率變平滑。在上述實(shí)施例中，儲(chǔ)能裝置可以是化學(xué)電池或者超級(jí)電容器的一種，或者是混合儲(chǔ)能裝置系統(tǒng)，化學(xué)電池可以鋰電池、鈉流電池、液流電池、鉛酸電池等中的一種。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括AC/DC+DC/AC變流器，其特征在于，在所述AC/ DC+DC/AC變流器的中間直流側(cè)增加一儲(chǔ)能系統(tǒng)，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)包括DC/DC功率變換器及儲(chǔ)能裝置；所述DC/DC功率變換器與AC/DC+DC/AC變流器的中間直流側(cè)連接，所述儲(chǔ)能裝置與 DC/DC功率變換器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，還包括變槳系統(tǒng)和控制柜，所述變槳系統(tǒng)、控制柜及AC/DC+DC/AC變流器的各自的供電系統(tǒng)均分別與廠用交流電源及儲(chǔ)能裝置連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述儲(chǔ)能裝置是化學(xué)電池和 /或超級(jí)電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述化學(xué)電池為鋰電池、鈉流電池、液流電池和鉛酸電池中的任一種。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括AC/DC+DC/AC變流器，在所述AC/DC+DC/AC變流器的中間直流側(cè)增加一儲(chǔ)能系統(tǒng)，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)包括DC/DC功率變換器及儲(chǔ)能裝置；所述DC/DC功率變換器與AC/DC+DC/AC變流器的中間直流側(cè)連接，所述儲(chǔ)能裝置與DC/DC功率變換器連接。本實(shí)用新型通過(guò)在變流器的直流側(cè)增加儲(chǔ)能系統(tǒng)，可以提高風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力并提高風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)電能質(zhì)量及輸出功率的可控性；另外，將上述的儲(chǔ)能裝置分別與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳系統(tǒng)、控制柜及AC/DC+DC/AC變流器的各自的供電系統(tǒng)分別連接，可以提供不間斷電源，在電網(wǎng)故障廠用電斷電時(shí)，提高電力供電的可靠性。
文檔編號(hào)H02J3/38GK202172281SQ20112029864
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者劉衛(wèi), 楊建鋒, 王文亮, 秦明 申請(qǐng)人:國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)有限公司