專利名稱：一種并網(wǎng)的風力發(fā)電機組的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及風力發(fā)電及儲能技術應用領域，具體地，涉及一種并網(wǎng)的風力發(fā)電機組。
背景技術：
近些年來，我國風電產(chǎn)業(yè)保持快速發(fā)展。截止2010年底，中國全年風力發(fā)電新增裝機達1600萬千瓦，累計風電裝機總量已達到4182. 7萬千瓦，首次超過了美國，位居世界首位。隨著風電場并網(wǎng)容量的增加，一些風電基地接連發(fā)生風電場風電機組脫網(wǎng)事故。 2011年以來，僅在幾個月期間就發(fā)了三期風電場風電機組大規(guī)模脫網(wǎng)事故，2011年2月，甘肅酒泉風電場脫網(wǎng)的風電機組相繼達到598臺；2011年4月，甘肅瓜州風電場脫網(wǎng)的風電機組達到702臺，2011年4月，河北張家口風電場脫網(wǎng)的風電機組達到644臺。風電機組脫網(wǎng)事故中一個主要的原因就是已經(jīng)投運的風電機組多數(shù)不具備低電壓穿越能力，不滿足接入電力系統(tǒng)技術規(guī)定，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障導致系統(tǒng)電壓降低時容易脫網(wǎng)，形成連鎖反應，造成重大電網(wǎng)事故。總體分析來看，大規(guī)模風電場并網(wǎng)主要面臨以下兩個問題，一是風電機組低電壓穿越能力弱；二是，風電機組輸出功率波動性大，電能質(zhì)量差，影響電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。目前，主流雙饋型風電機組主要是通過增加Crowbar保護電路來實現(xiàn)電網(wǎng)電壓跌落時風力發(fā)電機組的不間斷運行。然而電網(wǎng)故障時利用Crowbar保護電路的投入來提高風電機組的低電壓穿越能力存在以下不足之處首先，機側(cè)變流器處于封鎖狀態(tài)，電機將從電網(wǎng)中吸收大量的無功功率進行勵磁，這將導致電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的進一步惡化；其次，雖然機側(cè)變流器處于封鎖狀態(tài)，由于機側(cè)變流器與電機轉(zhuǎn)子繞組電氣線路依然相連接，轉(zhuǎn)子過電流將通過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能至更危險的水平等等。目前，我國已經(jīng)裝機的風電機組中還有相當一部分沒有并入電網(wǎng)，由于風電本身存在的隨機波動性缺點，影響了電網(wǎng)的電能質(zhì)量和運行穩(wěn)定性。就目前風電發(fā)展趨勢和風電機組并網(wǎng)情況來看，電力系統(tǒng)迫切需求利用大規(guī)模儲能系統(tǒng)平抑風力發(fā)電等可再生能源的輸出功率波動，消除風電輸出功率波動性對電網(wǎng)造成的沖擊影響，提高風電機組并網(wǎng)的電能質(zhì)量和穩(wěn)定性。我國風電將繼續(xù)保持快速發(fā)展，在7省將打造8個千萬千瓦級的風電場，風電機組對電力系統(tǒng)安全運行的影響需要引起高度重視。首先，將要安裝的風電機組必須具備較強的低電壓穿越能力，不具備低電壓穿越能力的要盡快制定切實可行的低電壓穿越能力改造計劃方案；其次，風電場需要具備較強的功率調(diào)節(jié)能力以及高品質(zhì)的電能質(zhì)量。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點和不足，提供一種并網(wǎng)的風力發(fā)電機組，可以提高風電機組的低電壓穿越能力并提高風電機組并網(wǎng)電能質(zhì)量及輸出功率的可控性。實現(xiàn)上述目的的技術方案如下一種并網(wǎng)的風力發(fā)電機組，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)增加一儲能系統(tǒng)，所述儲能系統(tǒng)包括DC/DC功率變換器及儲能裝置；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，所述儲能裝置與DC/DC功率變換器連接。進一步地，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能裝置連接。進一步地，所述儲能裝置是化學電池和/或超級電容。進一步地，所述化學電池為鋰電池、鈉流電池、液流電池和鉛酸電池中的任一種。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下有益效果1、通過在現(xiàn)有并網(wǎng)的雙饋型及直驅(qū)型等主流型風電機組變流器直流側(cè)增加儲能系統(tǒng)(1)可以有效提高風電機組的低電壓穿越能力。在電網(wǎng)發(fā)生故障導致電網(wǎng)電壓跌落時，變流器直流側(cè)儲能系統(tǒng)可以吸收機側(cè)多余的能量，使風電機組機側(cè)變流器不發(fā)生過流保護，使風電機組在電網(wǎng)電壓發(fā)生故障時能夠保持不脫網(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保護硬件電路，避免了電網(wǎng)發(fā)生故障時Crowbar 保護電路的投入與切出過程中給風電機組帶來的一系列負面影響。(2)可以平抑風電機組輸出功率，提高風電機組并網(wǎng)電能質(zhì)量及輸出功率的可控性。通過直流側(cè)儲能系統(tǒng)吞吐風電功率的波動部分，使風電機組輸出功率變平滑。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能裝置連接，可作為風電機組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，提供電力供電的可靠性。可以將傳統(tǒng)變槳系統(tǒng)的安裝在輪轂里的電池柜、 機組控制柜里的UPS都省去，通過設備本身的供電系統(tǒng)電路直接從儲能裝置里取電；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。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1是本實用新型并網(wǎng)的風力發(fā)電機組的儲能電路系統(tǒng)圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖1所示，目前，主流的并網(wǎng)雙饋型、直驅(qū)型等風電機組的變流器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)增加儲能系統(tǒng)，儲能系統(tǒng)包括DC/DC功率變換器2及儲能裝置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電源電路系統(tǒng)。當廠用交流電源9供電出現(xiàn)出現(xiàn)故障時，為保證變流器1控制電路供電的不間斷性，可以直接采用儲能裝置3進行不間斷供電。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都分別與儲能裝置3及廠用交流電源9 相連接，當廠用交流電源9供電出現(xiàn)出現(xiàn)故障時，為保證風電機組變槳系統(tǒng)4伺服電機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，可以直接采用儲能裝置3提供不間斷供電。當電網(wǎng)發(fā)生故障導致電網(wǎng)電壓跌落時，由于并網(wǎng)側(cè)電壓跌落，網(wǎng)側(cè)變流器電流將上升，當電流達到變流器上限保護值時，風電機組網(wǎng)側(cè)變流器輸出功率受限，機側(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，變流器將進行了自我保護，退出運行，這時變流器1直流側(cè)儲能系統(tǒng)通過DC/DC功率變換器2將直流側(cè)多余的能量存入儲能裝置3中，保證變流器正常運行，使風電機組不脫網(wǎng)運行，以穿越低電壓區(qū)域。變流器1直流側(cè)增加儲能系統(tǒng)還可用于平抑風電機組輸出功率，提高風電機組并網(wǎng)電能質(zhì)量及輸出功率的可控性。當風電機組輸出功率波動較大時，這時將影響風電機組并網(wǎng)的電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。以風電機組并網(wǎng)功率測量值與所需要達到的平滑后目標值作為功率變換器2控制的輸入值進行實時調(diào)節(jié)風電機組的輸出功率，通過變流器1直流側(cè)儲能系統(tǒng)吞吐風電機組輸出功率的波動部分，使風電機組輸出功率變平滑。在上述實施例中，儲能裝置可以是化學電池或者超級電容器的一種，或者是混合儲能裝置系統(tǒng)，化學電池可以鋰電池、鈉流電池、液流電池、鉛酸電池等中的一種。最后應說明的是以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種并網(wǎng)的風力發(fā)電機組，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)增加一儲能系統(tǒng)，所述儲能系統(tǒng)包括DC/DC功率變換器及儲能裝置；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，所述儲能裝置與 DC/DC功率變換器連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的風力發(fā)電機組，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能裝置連接。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的風力發(fā)電機組，其特征在于，所述儲能裝置是化學電池和 /或超級電容。
4.根據(jù)權利要求3所述的風力發(fā)電機組，其特征在于，所述化學電池為鋰電池、鈉流電池、液流電池和鉛酸電池中的任一種。
專利摘要本實用新型公開了一種并網(wǎng)的風力發(fā)電機組，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)增加一儲能系統(tǒng)，所述儲能系統(tǒng)包括DC/DC功率變換器及儲能裝置；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，所述儲能裝置與DC/DC功率變換器連接。本實用新型通過在變流器的直流側(cè)增加儲能系統(tǒng)，可以提高風電機組的低電壓穿越能力并提高風電機組并網(wǎng)電能質(zhì)量及輸出功率的可控性；另外，將上述的儲能裝置分別與風力發(fā)電機組的變槳系統(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，提高電力供電的可靠性。
文檔編號H02J3/38GK202172281SQ20112029864
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月16日 優(yōu)先權日2011年8月16日
發(fā)明者劉衛(wèi), 楊建鋒, 王文亮, 秦明 申請人:國電聯(lián)合動力技術有限公司