风力发电的储能控制设备、风电系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种风力发电用的储能控制设备、风电系统及其控制方法，所述储能控制设备包括测控装置、风电输入端、电源输出接口、风电采集装置和放电控制器；测控装置连接风电输入端与电源输出接口；风电采集装置连接风电输入端和测控装置；电源输出接口由若干电控逻辑开关组成，其连接用于风力发电储能的蓄电池组两端及其串联抽头端；所述风电系统包括风电组件、蓄电池组、放电负载和系统控制装置，其含有至少一套所述的储能控制设备；所述储能控制设备在设定控制逻辑下变换其电源输出接口的组合状态，对所述蓄电池实现智能充电。本发明专利技术可延长风电系统的蓄电池寿命，增加系统的储电、发电量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力发电的系统设计领域，特别涉及一种风力发电用的储能控制设备、含有该设备的风电系统及其控制方法。
技术介绍
风电应用是新能源发展的热点，风电组件又称风力发电机，是利用风能装置中线圈绕组的磁通量改变而将风能直接转变为电能的一种技术；狭义的风力发电系统多指风电组件、控制器和逆变器三部分，不涉及蓄电池和机械部件。风力发电系统分为独立风力发电系统、并网风力发电系统及分布式风力发电系统，其中独立风力发电亦称离网风力发电，主要由风电组件(包括多台风力发电机组)、控制器、蓄电池(本说明书又简称为电池)组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器；风力发电系统按运行方式可分为独立运行逆变器和并网逆变器。行业预期在今后十几年，市场将由独立发电系统转向并网发电系统，其中又分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统；行业公认，带蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可根据需要并入或退出电网，而且具有备用电源的功能，是并网风力发电技术应用的主流发展方向。现阶段行业对配套蓄电池用的充放电控制器的标准化设计，大多着眼于控制蓄电池组过充电或过放电，或附加以蓄电池充电电压控制为内容的温度补偿电路。现阶段风力发电系统的设计中，潜移默化地将蓄电池视为一种理想储能装置，一个应用现象为：风力在设计范围内，所匹配蓄电池的载荷正常，但当风力很小时，即使增加了风电组件内部的机械加速系统，所能增加的储电量也很有限，一般认为当风电组件获得的电流太弱时，对蓄电池充电无贡献。研究认为，蓄电池内阻与荷电态这一对关联变量的系统效应，还未被充分重视，行业希望寻求到一种能增加系统储存电量、有效延长蓄电池组使用寿命、降低系统发电成本的技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于针对风电系统的技术现状，提供一种结构有别于常规充电器的储能控制设备的设计方案，该储能控制设备具有对风力发电输入状态的数据采集和系统反应功能，可以有效延长储能电池的匹配寿命，降低蓄电池的使用成本，增加风电系统的储电、发电量。为实现上述技术目的，本专利技术提供了一种风力发电用的储能控制设备，所述储能控制设备包括：测控装置2、风电输入端3、电源输出接口5、风电采集装置6和放电控制器8b；所述测控装置2的电源输入端通过风电输入端3电连接风电组件1，其电源输出端与电源输出接口5电连接；所述风电采集装置6的输入端连接风电输入端3，其信号输出端连接测控装置2；所述的电源输出接口5由若干电控逻辑开关组成，其连接用于风力发电储能的蓄电池组4两端以及蓄电池组中的串联抽头端；所述储能控制设备通过对所述风电输入端3的风电状态进行信号采集、处理，在设定控制逻辑下对所述蓄电池组4实现智能化充电。本专利技术中，所述与储能控制设备匹配使用的蓄电池组4包括至少两个串联连接的电池模块，且电池模块串联的接口设置有外接端。所述储能控制设备的测控装置2包括接口逻辑模块2a、信号处理模块2b和充电模块2c；所述各个子模块选择性分立设置或共用一体化模块实现其功能。优选的，所述信号处理模块2b的信号输入端连接风电采集装置6，其信号输出端分别连接所述的充电模块2c和接口逻辑模块2a；所述接口逻辑模块2a的信号输出端电连接电源输出接口5，其信号输入端连接所述的信号处理模块2b；所述充电模块2c的电源输入端电连接风电输入端3或风电采集装置6，其电源输出端电连接电源输出接口5，其信号输入端连接信号处理模块2b。优选的，所述的充电模块2c包括输出电压恒定电路和输出电流限制电路。优选的，所述充电模块的输出电流不限波形、频率及占空比。作为上述技术方案的一种改进，所述测控装置中的充电模块2c分立设置。作为上述技术方案的又一种改进，所述测控装置中的接口逻辑模块2a分立设置。所述的测控装置2还包括电压提升模块7，电压提升模块的信号输入端连接信号处理模块2b，其电源输入端/输出端电连接风电输入端3/充电模块2c或充电模块2c/电源输出接口5；即电源输入端电连接风电输入端3、电源输出端电连接充电模块2c，或电源输入端电连接充电模块2c、电源输出端电连接电源输出接口5。优选的，所述的电压提升模块7独立设置，亦可将其部分功能或全部功能与所述的充电模块2c一体化集成。作为上述技术方案的再一种改进，所述风电采集装置6的信号采集功能内置于测控装置2，通过测控装置的一体化设计实现其部分逻辑功能或全部逻辑功能。本专利技术中，所述放电控制器8b的电源输入端电连接蓄电池组4的两端，其电源输出端电连接放电负载10；所述的放电控制器独立设置，亦可将其部分功能或全部功能集成于测控装置2或所述蓄电池组后置的放电负载管理系统。所述的放电控制器，包括但不限于行业通称的恒流电源控制器、恒压电源控制器、交流逆变器、交流配电柜、放电控制管理系统及其组合。本专利技术还公开了一种含有上述储能控制设备的风电系统，所述的风电系统包括风电组件1、蓄电池组4、放电负载10和系统控制装置；所述风电系统至少设置一套所述的储能控制设备；所述储能控制设备可与常规的系统控制装置分立设置，亦可将其部分功能或全部功能与所述常规的系统控制装置一体化集成。所述风电系统中，风电组件1包括所有通过线圈绕组的磁通量改变而将风能转变为电能的装置，包括单机、机组以及组件内部增设机械加速系统的装置；所述的蓄电池组4包括至少两个串联连接的电池模块，且电池模块串联的接口设置有外接端；所述蓄电池包括任意可反复充电使用的二次电池，例如锂电池、铅电池、镍锌电池以及金属储氢电池等。所述风电系统中，放电负载10的放电形式任意，包括使用直流电、逆变为交流电供电或以任意电流波形、频率输出的放电负载。例如家用电器、灯具、电子仪器、工业及民用电器设备，以及包括并网的局域电力网。本专利技术还公开了一种前述储能控制设备的控制方法，该方法由所述风电采集装置6对风电输入端3的风电状态进行信号采集，并由所述测控装置2与内贮数据进行比较，当风电采集装置6采集到的风能电流强度或其变换反映的电压值低于测控装置2所设定的阀值时，变换电源输出接口5若干逻辑开关的组合状态，将所述蓄电池组4的整组充电方式变换为对蓄电池组中的受控电池模块充电。优选的，所述对受控电池模块的充电方式，为设定时间内对蓄电池组中若干电池模块实行充电时间平均分配。所述的电池模块可以是单体电池，也可以是多个单体电池内/外串联而成的一体化产品；所述电池模块包括电池模块组，电池模块组专指两个电池模块以上(包括两个电池模块)外部串联组合的连接方式，其可视为一个外接电压更高的电池模块，若干电池模块的智能化组合充电方法依具体设计而定。所述储能控制设备为配置有蓄电池的风电系统使用，其中电源输出接口5与常规充电器输出接口的区别在于：常规充电器的充电输出端与蓄电池组是固定电连接，一般仅电固连蓄电池组的正极、负极两端；而本专利技术所述电源输出接口5是多个电控开关，除了连接蓄电池组的正极、负极两端外，还连接到蓄电池组中所需单独控制的电池模块，甚至连接到单体电池，所述的连接不等同于电导通，该连接是否电导通取决于该路接口端所对应的电控逻辑开关状态。蓄电池的内阻与荷电态是一关联密切的变量，内阻与荷电态成正比，换言之电池空荷时内阻较小，充电接受能力强；而当电池满荷时内阻较大，充电接受能力弱；由于蓄电池内阻的存在，使外电路电阻与蓄电池内阻共本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电用的储能控制设备，包括测控装置(2)、风电输入端(3)、电源输出接口(5)、风电采集装置(6)和放电控制器(8b)，其特征在于，所述测控装置(2)的电源输入端通过风电输入端(3)电连接风电组件(1)，其电源输出端与电源输出接口(5)电连接；所述风电采集装置(6)的输入端连接风电输入端(3)，其信号输出端连接测控装置(2)；所述电源输出接口(5)由若干电控逻辑开关组成，其连接用于风力发电储能的蓄电池组(4)两端以及蓄电池组中的串联抽头端；所述储能控制设备通过对所述风电输入端(3)的风电状态进行信号采集、处理，在设定控制逻辑下对所述蓄电池组(4)实现智能化充电。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电用的储能控制设备，包括测控装置(2)、风电输入端(3)、电源输出接口(5)、风电采集装置(6)和放电控制器(8b)，其特征在于，所述测控装置(2)的电源输入端通过风电输入端(3)电连接风电组件(1)，其电源输出端与电源输出接口(5)电连接；所述风电采集装置(6)的输入端连接风电输入端(3)，其信号输出端连接测控装置(2)；所述电源输出接口(5)由若干电控逻辑开关组成，其连接用于风力发电储能的蓄电池组(4)两端以及蓄电池组中的串联抽头端；所述储能控制设备通过对所述风电输入端(3)的风电状态进行信号采集、处理，在设定控制逻辑下对所述蓄电池组(4)实现智能化充电。2.根据权利要求1所述的储能控制设备，其特征在于，所述测控装置(2)包括接口逻辑模块(2a)、信号处理模块(2b)和充电模块(2c)，所述的各个子模块选择性分立设置或共用一体化模块实现其功能。3.根据权利要求2所述的储能控制设备，其特征在于，所述信号处理模块(2b)的信号输入端连接风电采集装置(6)，其信号输出端分别连接充电模块(2c)和接口逻辑模块(2a)；所述接口逻辑模块(2a)的信号输出端电连接电源输出接口(5)，其信号输入端连接所述的信号处理模块(2b)；所述的充电模块(2c)的电源输入端电连接风电输入端(3)或风电采集装置(6)，其电源输出端电连接电源输出接口(5)，其信号输入端连接信号处理模块(2b)。4.根据权利要求2所述的储能控制设备，其特征在于，所述测控装置(2)还包括电压提升模块(7)，电压提升模块的信号输入端连接信号处理模块(2b)，其电源输入端/输出端电连接风电输入端(3)/充电模块(2c)或充电模块(2c)/电源输出接口(5)。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘粤荣，陈方，
申请(专利权)人：深圳智慧能源技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44