風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)混合發(fā)電孤網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)電系統(tǒng)領(lǐng)域，具體地涉及風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)混合發(fā)電孤網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]分布式風(fēng)力發(fā)電作為解決傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)所帶來的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境等問題的方法，越來越收到重視，當(dāng)分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行于孤網(wǎng)模式時(shí)，形成分布式孤立發(fā)電系統(tǒng)。在孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)由于沒有大電網(wǎng)的支撐以及風(fēng)電自身的不穩(wěn)定性，波動(dòng)性，負(fù)載的擾動(dòng)都會(huì)對(duì)具有高風(fēng)能穿透比的孤立發(fā)電系統(tǒng)的電壓和頻率產(chǎn)生不利影響。儲(chǔ)能設(shè)備接入風(fēng)電孤立發(fā)電系統(tǒng)中，可以提高孤網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，抑制風(fēng)電和負(fù)載的波動(dòng)性。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在高穿透比風(fēng)能區(qū)間儲(chǔ)存能量，在低穿透比風(fēng)能區(qū)間釋放能量，以提高風(fēng)能利用率，起到穩(wěn)定系統(tǒng)的作用。風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)混合發(fā)電孤網(wǎng)系統(tǒng)主要包括雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)負(fù)荷和一些阻抗負(fù)荷，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由蓄電池組和功率調(diào)節(jié)器(powercondit1ningsystem, PCS)組成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明就是針對(duì)上述問題，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)混合發(fā)電孤網(wǎng)系統(tǒng)；本發(fā)明儲(chǔ)能系統(tǒng)通過電壓直接控制和頻率間接控制提高了整個(gè)孤網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0004]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0005]本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)混合發(fā)電孤網(wǎng)系統(tǒng)，包括母線；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是:所述母線的一側(cè)連接高壓電動(dòng)機(jī)負(fù)荷、高壓負(fù)荷、變壓器T3、卸荷電阻，與所述變壓器1~3相連的低壓負(fù)荷；所述母線另一側(cè)連接變壓器T1、變壓器T2，所述變壓器T1連接雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，所述變壓器T2連接電池能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。
[0006]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述電池能量存儲(chǔ)系統(tǒng)為鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。
[0007]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述鈉硫電池能量存儲(chǔ)系統(tǒng)中的PCS采用電壓和頻率控制策略，對(duì)電池進(jìn)行充放電管理，支承孤網(wǎng)系統(tǒng)的電壓和頻率穩(wěn)定。
[0008]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用最大功率跟蹤控制策略，最大效率的吸收風(fēng)能；所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組還采用定子磁鏈定向有功功率無功功率解耦矢量控制。
[0009]本發(fā)明的有益效果是。
[0010]本發(fā)明提供了風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)混合發(fā)電孤網(wǎng)系統(tǒng)，建立了鈉硫電池的修改模型，對(duì)雙饋風(fēng)機(jī)的定子磁鏈定向有功功率無功功率解耦矢量控制了研究，提出了鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)器的控制策略，最終建立了基于PSCAD/EMTDC的風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)混合發(fā)電孤網(wǎng)仿真模型，仿真研究了孤網(wǎng)運(yùn)行特性。仿真結(jié)果表明，儲(chǔ)能系統(tǒng)通過電壓直接控制和頻率間接控制使PCC點(diǎn)電壓和頻率保持穩(wěn)定，從而提高了整個(gè)孤網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。儲(chǔ)能設(shè)備接入風(fēng)電孤網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，可以提高孤網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，抑制風(fēng)電的波動(dòng)性。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)混合發(fā)電孤網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0012]圖2是本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)混合發(fā)電孤網(wǎng)系統(tǒng)的鈉硫電池模型圖。
[0013]圖3是本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)混合發(fā)電孤網(wǎng)系統(tǒng)的雙饋風(fēng)機(jī)控制策略框圖。
[0014]圖4是本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)混合發(fā)電孤網(wǎng)系統(tǒng)的PCS結(jié)構(gòu)和控制原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1所示，為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)混合發(fā)電孤網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖中，包括母線I ;其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是:所述母線I的一側(cè)連接高壓電動(dòng)機(jī)負(fù)荷2、高壓負(fù)荷3、變壓器T34、卸荷電阻6，與所述變壓器T34相連的低壓負(fù)荷5 ;所述母線I另一側(cè)連接變壓器!\7、變壓器T28，所述變壓器?\7連接雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10，所述變壓器T2S連接電池能量存儲(chǔ)系統(tǒng)9。
[0016]所述電池能量存儲(chǔ)系統(tǒng)9為鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。所述鈉硫電池能量存儲(chǔ)系統(tǒng)中的PCS采用電壓和頻率控制策略，對(duì)電池進(jìn)行充放電管理，支承孤網(wǎng)系統(tǒng)的電壓和頻率穩(wěn)定。所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10采用最大功率跟蹤控制策略，最大效率的吸收風(fēng)能；所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組10還采用定子磁鏈定向有功功率無功功率解耦矢量控制。當(dāng)孤網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，首先鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的PCS在公共連接點(diǎn)(PCC)建立孤網(wǎng)系統(tǒng)的電壓，為風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)提供支撐電壓，當(dāng)風(fēng)機(jī)達(dá)到切入風(fēng)速的時(shí)候，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，PCS和雙饋風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)行為負(fù)載供電，電池能量存儲(chǔ)系統(tǒng)9根據(jù)風(fēng)機(jī)輸出的功率和負(fù)荷要求進(jìn)行自動(dòng)充電和放電，維持孤網(wǎng)系統(tǒng)PCC點(diǎn)的電壓和頻率在允許的范圍內(nèi)，保證整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0017]如圖2所示，為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)混合發(fā)電孤網(wǎng)系統(tǒng)的鈉硫電池模型圖。圖中，充放電電阻Rc&Rd均為溫度及放電深度的函數(shù)。用二極管的目的是使鈉硫電池充放電時(shí)經(jīng)由不同的內(nèi)阻。充放電生命周期電阻Rlc表現(xiàn)的是基于充放電周期的增長(zhǎng)而增加的惡化電阻，電池開路電壓E表現(xiàn)的是電池單元的電動(dòng)勢(shì)，它是放電深度的函數(shù)。函數(shù)表述如下:Ε=Ε0，放電深度〈60% ;E=E0-K*F，放電深度>60% ;其中K、F為通過實(shí)驗(yàn)得到的系數(shù)，EO為滿充時(shí)開路電壓。圖2所示的電池模型只表現(xiàn)了一個(gè)鈉硫電池單元的性能，應(yīng)用于儲(chǔ)能系統(tǒng)的鈉硫電池模塊是由若干個(gè)電池單元串并聯(lián)組成的。根據(jù)鈉硫電池模塊的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，鈉硫電池模塊的外特性可由電池單元的內(nèi)阻和內(nèi)電勢(shì)乘以串并聯(lián)系數(shù)估計(jì)得到。
[0018]本發(fā)明所述雙饋風(fēng)機(jī)定子磁鏈定向有功功率、無功功率調(diào)節(jié)矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示。雙饋風(fēng)機(jī)的輸出功率調(diào)節(jié)包括調(diào)節(jié)有功功率Ps和無功功率Qs，即給定有功功率指令PS*、無功功率指令QS*，并使交流勵(lì)磁電機(jī)定子側(cè)輸出的有功功率Ps、無功功率Qs達(dá)到給定的指令值。
[0019]如圖4所示，為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)混合發(fā)電孤網(wǎng)系統(tǒng)的PCS結(jié)構(gòu)和控制原理圖。圖中，PCS的主電路是以IGBT為主要開關(guān)元件的三相橋式電壓源變換器(voltagesource converter, VSC) ;VSC采用脈寬調(diào)制策略(pulse widthmodulate，PffM)，直流側(cè)連接蓄電池，交流側(cè)連接電抗器Xs ;PCS通過電壓閉環(huán)的PI調(diào)節(jié)器得到m的值，以調(diào)節(jié)PCC點(diǎn)電壓，設(shè)定單位幅值正弦波的頻率為PCC點(diǎn)參考頻率coref，乘以m后得到調(diào)制波，輸入SPffM脈沖發(fā)生器得到IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)混合發(fā)電孤網(wǎng)系統(tǒng)，包括母線(I);其特征在于:所述所述母線(I)的一側(cè)連接高壓電動(dòng)機(jī)負(fù)荷(2)、高壓負(fù)荷(3)、變壓器T3 (4)、卸荷電阻(6)，與所述變壓器T34相連的低壓負(fù)荷(5);所述母線(I)另一側(cè)連接變壓器T1 (7)、變壓器T2 (8)，所述變壓器T1 (7)連接雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(10)，所述變壓器T2 (8)連接電池能量存儲(chǔ)系統(tǒng)(9)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)混合發(fā)電孤網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于:所述電池能量存儲(chǔ)系統(tǒng)(9)為鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)混合發(fā)電孤網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于:所述鈉硫電池能量存儲(chǔ)系統(tǒng)中的PCS采用電壓和頻率控制策略，對(duì)電池進(jìn)行充放電管理，支承孤網(wǎng)系統(tǒng)的電壓和頻率穩(wěn)定。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)混合發(fā)電孤網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于:所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(10)采用最大功率跟蹤控制策略，最大效率的吸收風(fēng)能；所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(10 )還采用定子磁鏈定向有功功率無功功率解耦矢量控制。
【專利摘要】本發(fā)明屬于發(fā)電系統(tǒng)領(lǐng)域，具體地涉及風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)混合發(fā)電孤網(wǎng)系統(tǒng)。本發(fā)明儲(chǔ)能系統(tǒng)通過電壓直接控制和頻率間接控制提高了整個(gè)孤網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本發(fā)明包括母線；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是：所述母線的一側(cè)連接高壓電動(dòng)機(jī)負(fù)荷、高壓負(fù)荷、變壓器T3、卸荷電阻，與所述變壓器T3相連的低壓負(fù)荷；所述母線另一側(cè)連接變壓器T1、變壓器T2，所述變壓器T1連接雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，所述變壓器T2連接電池能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。
【IPC分類】H02J3/32, H02J3/38
【公開號(hào)】CN105633991
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410618864
【發(fā)明人】申久祝
【申請(qǐng)人】申久祝
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2014年11月6日