一种基于智能微网的风力发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于智能微网的风力发电系统，包括多台并联设置的风力发电装置，还包括一具有电能输入端及储能输入端的储能双向变流器，所述各风力发电装置均与储能双向变流器的储能输入端电连接，在电能输入端连接有用于储存电能的储能系统，所述风力发电装置经储能线路与储能输入端电连接，在风力发电装置与储能输入端相连接的储能线路上连接有用于平衡稳定输出启动电压及检测风力发电装置初始运行功率的PCS功率控制器。本发明专利技术能够脱离电网独立启动、有效克服分布式电源随机性和间歇性的缺点，解决分布式电源的接入问题，实时调节平滑系统的波动、维持网络内部的发电和负荷的平衡、保证电压和频率稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自然能源发电
，具体涉及一种基于智能微网的风力发电系统。
技术介绍
智能微网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。从微观看，微网可以看做是小型的电力系统，它具备完整的发输配电功能，可以实现局部的功率平衡与能量优化，它与带有负荷的分布式发电系统的本质区别在于同时具有并网和独立运行能力。众所周知，风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74X10~9Mff，其中可利用的风能为2X10~7Mff，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度(微风的程度)，便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。风力发电有两种不同的类型，即:独立运行的一一离网型和接入电力系统运行的一一并网型。离网型的风力发电规模较小，通过蓄电池等储能装置或者与其他能源发电技术相结合(如风电/水电互补系统、风电一一柴油机组联合供电系统)可以解决偏远地区的供电问题。并网型的风力发电是规模较大的风力发电场，容量大约为几兆瓦到几百兆瓦，由几十台甚至成百上千台风电机组构成。并网运行的风力发电场可以得到大电网的补偿和支撑，更加充分的开发可利用的风力资源，是国内外风力发电的主要发展方向。在日益开放的电力市场环境下，风力发电的成本也将不断降低，如果考虑到环境等因素带来的间接效益，则风电在经济上也具有很大的吸引力。可以看出，利用风能并网发电是目前风场储能领域研究的一个方向，风力发电往往需要首先利用电网中的电力启动风机带动叶轮转动，也就是说，到目前为止，风力发电装置不能离网运行。这大大的制约了风场储能的使用环境，给该领域的发展及应用造成了条件限制。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种结构简单、能够脱离电网独立启动、有效克服分布式电源随机性和间歇性的缺点，解决分布式电源的接入问题，实时调节平滑系统的波动、维持网络内部的发电和负荷的平衡、保证电压和频率稳定，当微网并网运行时，它作为灵活调度的负荷，能根据主网的需要迅速作出响应，满足电力系统安全性的要求；当微网独立运行时，又能利用储能环节和控制保护环节维持自身的稳定运行的基于智能微网的风力发电系统。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是:一种基于智能微网的风力发电系统，包括多台并联设置的风力发电装置，还包括一具有电能输入端及储能输入端的储能双向变流器，所述各风力发电装置均与储能双向变流器的储能输入端电连接，在电能输入端连接有用于储存电能的储能系统，所述风力发电装置经储能线路与储能输入端电连接，在风力发电装置与储能输入端相连接的储能线路上连接有用于平衡稳定输出启动电压及检测风力发电装置初始运行功率的PCS功率控制器，风机启动时，所述PCS功率控制器检测各风力发电装置启动总功率信号后，发送用于启动各风力发电装置初始运行所需最小功率的信号给储能双向变流器，所述储能双向变流器将储能系统经电能输入端输入的直流电变为交流电后启动风机，风机启动后，PCS功率控制器检测风机发电信号后，发送关闭储能双向变流器将储能系统经电能输入端输入的直流电变为交流电的信号给储能双向变流器，风力发电装置所发出的交流电经储能双向变流器的储能输入端向储能系统储能。上述的基于智能微网的风力发电系统，所述储能双向变流器设置有一用于连接负载并经储能系统向负载供电的电能输出端，所述储能线路上连接有一与负载相连的供电支路，在供电支路上连接一用于检测负载用电量并分配调节多余电量向储能输入端储能的主控系统，主控系统与储能双向变流器信号连接，当主控系统检测负载用电量小于风力发电装置最大发电量时，所述主控系统发送将多余电量经储能输入端向储能系统储能的信号给储能双向变流器，当主控系统检测负载用电量大于风力发电装置最大发电量时，所述主控系统发送启动储能系统一并供电的信号给储能双向变流器，风力发电装置及储能系统同时为负载供电。上述的基于智能微网的风力发电系统，所述储能双向变流器经储能系统连接有一当负载用电量大于储能系统及风力发电装置最大发电量时向负载供电的国家电网系统，所述主控系统连接有一当负载用电量大于储能系统及风力发电装置最大发电量时防止风力发电装置所发电能送至国家电网系统的逆功率检测装置，所述逆功率检测装置与连接储能系统及国家电网系统的输电线路信号连接，当主控系统检测负载用电量大于储能系统及风力发电装置最大供电量时，发送启动国家电网系统向电能输入端供电的信号给储能双向变流器，同时发送防止风力发电装置所发电能送至国家电网系统的信号给逆功率检测装置，国家电网系统、储能系统及风力发电装置同时为负载供电。上述的基于智能微网的风力发电系统，所述储能双向变流器设置有一用于连接负载并经储能系统向负载供电的电能输出端，所述储能线路上连接有一与负载相连的供电支路，在供电支路上连接一用于检测负载用电量及调节供电功率的主控系统，所述主控系统与储能双向变流器信号连接，当主控系统检测负载用电量大于储能系统及风力发电装置最大供电量时，所述主控系统根据风力发电装置的实际发电量进行投切。上述的基于智能微网的风力发电系统，所述储能系统为蓄电池，所述蓄电池为锂离子电池、铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池中的一种或几种。本专利技术基于智能微网的风力发电系统的优点是:微网的最大优点在于将原来分散的分布式电源进行整合，集中接入同一个物理网络中，并利用储能装置和控制保护装置实时调节以平滑系统的波动，维持网络内部的发电和负荷的平衡，保证电压和频率的稳定。当微网并网运行时，它作为灵活调度的负荷，能根据主网的需要迅速作出响应，满足电力系统安全性的要求；当微网独立运行时，又能利用储能环节和控制保护环节维持自身的稳定运行。所以，微网独特的组网形式能够有效克服分布式电源随机性和间歇性的缺点，解决分布式电源的接入问题。具有并网运行模式和离网运行两种模式，并可以在两种模式之间进行快速切换，满足用户在实际运用中的不同需求。具有各种完备的保护功能，如过欠压保护、过欠频保护、过流保护、短路保护、过载保护、过温保护、防孤岛保护、功率翻转保护等等，确保系统、蓄电池和公共电网最大的运行安全。采用了一系列硬件和软件优化措施，使得设备本身的功耗很小，转换效率可以达到97%以上(半载以上)，节能性能优异。采用先进的软件算法和优异的硬件拓扑结构，因此并网运行状态下，对电网产生的谐波污染很小，电流谐波畸变率< ±3% (半载以上)。并网运行时，可根据远程指令或本地设定，向电网注入无功功率，使得并网功率因数可在-1?I之间可调，实现对电网的无功补偿。输入功率因数高，电磁兼容性能好。充电功率因数彡0.99 (半载以上)，放电输出功率因数0.95?0.99。预留并联接口，可以扩容至Mff级换流器。具有各种通讯接口，包括RS232/48本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于智能微网的风力发电系统，包括多台并联设置的风力发电装置，其特征在于： 还包括一具有电能输入端及储能输入端的储能双向变流器，所述各风力发电装置均与储能双向变流器的储能输入端电连接，在电能输入端连接有用于储存电能的储能系统，所述风力发电装置经储能线路与储能输入端电连接，在风力发电装置与储能输入端相连接的储能线路上连接有用于平衡稳定输出启动电压及检测风力发电装置初始运行功率的PCS功率控制器，风机启动时，所述PCS功率控制器检测各风力发电装置启动总功率信号后，发送用于启动各风力发电装置初始运行所需最小功率的信号给储能双向变流器，所述储能双向变流器将储能系统经电能输入端输入的直流电变为交流电后启动风机，风机启动后，PCS功率控制器检测风机发电信号后，发送关闭储能双向变流器将储能系统经电能输入端输入的直流电变为交流电的信号给储能双向变流器，风力发电装置所发出的交流电经储能双向变流器的储能输入端向储能系统储能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕洪章，
申请(专利权)人：青岛威控电气有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37