一种电压和功率可调节的智能分布式风力发电系统的监控装置制造方法及图纸

一种电压和功率可调节的智能分布式风力发电系统的监控装置，可准确预测风力发电设备输出功率变化情况；自动追踪并网点的电压变化，实时确定并网点的无功需求；能控制策略满足大电网的调度需求和发电系统内部负载需求的同时，可有效抑制发电系统对大电网造成的电压的冲击；可设定储能系统放电区间，基于SOC分层控制策略，对储能系统能量进行优化管理，实时修正储能系统充放电功率，优化储能系统工作性能，兼顾了供电可靠性和保障发电系统的安全性，延长了发电系统内设备的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
所属
本专利技术涉一种电压和功率可调节的智能分布式风力发电系统的监控装置。
技术介绍
能源和环境危机已经成为影响人类持续发展的重要问题，清洁、可再生能源的利用是解决这一问题的根本途径。随着风力发电、光伏发电、波浪发电等可再生能源发电技术的成熟，越来越多的可再生能源发电系统以分布式形式接入电网，满足人们日常生产、生活用电的需求。以风电和光伏发电为主的发电系统作为超高压、远距离、大电网供电模式的补充，代表着电力系统新的发展方向。当前的风力发电分离网型和并网型两种发电配置模式，对离网型风力发电模式。现有的并网型风力发电系统配置普遍采用的模式是：风力发电机组+逆变器(或称变流器)+升压变压器+并网柜，其中风力发电机组包括风叶、发电机和控制器三部分，发电机在风力作用下将风能转变成电能。在这个系统中，风力发电机组跟随风力大小的变化其转速发生变化，所发出的电压、功率发生变化，当风力发电机组的发电电压达到逆变器的门槛电压时，逆变器开始工作，将风力发电机组发出的电能并网输送出去。如果风力偏小、风力发电机组发出的电压偏小、达不到逆变器门槛电压值时，逆变器不工作，风力发电机组发出的电能无法向外输送，这时风力发电机组处于空转状态，如果原来已经处于并网输电状态，这时风力发电机组要从电网解列。当风力变大，风力发电机组的转速变快，所发出的电压变高，达到逆变器的门槛电压时，逆变器开始工作，将风力发电机组发出的电能供给升压变压器，经过并网柜并网输电，系统处于发电输电状态。当风力继续变大，风力发电机组的转速变快，所发出的电压继续变高，将要超过逆变器所承受的最高电压限制时，风力发电机组中的控制器控制风力发电机组的变桨机构工作，使风力发电机机组中的风叶迎风角度变小，风力发电机组主动放走部分风能，使得到的风能量变小，风力发电机组转速变低，人为降低风力发电机组发电的电压值，将电压限制在逆变器可承受的范围内，这时系统仍处于正常的发电输电运行状态。如果风力继持续增大，以上措施不能使电压控制在逆变器所能承受的电压范围时，控制器控制风力发电机组中的刹车动作，将风力发电机组中的风机抱死，系统强行退出工作状态。从以上分析可以看出，现有的风力发电并网配置系统，风能的利用只能取中间的很小一段，在风力偏小或风力偏大时，系统均不能输电工作，不但造成了资源很大的浪费，更主要的是风力发电机组频繁切入、切出电网，对电网产生很大的冲击。这种风力发电并网模式无法实现向电网输送连续的电能，只能在一定风力区间向电网输电。储能技术很大程度上解决风力发电的波动性和随机性问题，有效提高间歇性微源的可预测性、确定性和经济性。此外，储能技术在调频调压和改善系统有功、无功平衡水平，提高发电系统稳定运行能力方面的作用也获得了广泛研究和证明。在风力发电渗透率较高的电力系统中，电力系统出现频率及电压变化时，要求风储集群对电力系统稳定性和电能质量的实时性较强，必须根据电力系统的实时状态，充分考虑到风储集群的调节能力，才能保证电力系统的可靠与经济运行。
技术实现思路
本专利技术提供一种电压和功率可调节的智能分布式风力发电系统的监控装置，该监控装置可预风电设备的发电功率变化，可追踪大电网并网点电压信息，实时获取大电网调度指令，实时检测的蓄电池模块电池容量，设定储能系统放电区间，基于SOC分层控制策略，对储能系统能量进行优化管理，及时吸收风力发电设备多余的有功功率或者补充风电缺少的有功功率，减小风力发电系统对电网的影响，保障发电系统在并网时按照大电网的需求参与大电网电压调节，保障并网运行时的电压稳定。为了实现上述目的，本专利技术一种电压和功率可调节的智能分布式风力发电系统的监控装置，该监控装置包括：风力发电设备监控模块，用于实时监控风力发电设备，并对风力发电设备的发电功率进行预测；储能系统监控模块，可实时监控蓄电池模块的SOC和DC/DC双向变换器，包括：数据采集处理器、储能系统放电区间确定器和SOC分层控制器，可对储能系统充放电功率进行实时修正，确保储能系统具有良好工作性能；滤波模块，与风力发电设备连接，用于将风力发电设备发出的有功功率PWO进行一阶滤波并输出风力发电设备期望有功功率值PWf至储能系统监控模块；负载监控模块，用于实时监控发电系统内的负载；中控模块，用于确定发电系统的运行策略，并向上述监控装置中的各模块发出指令，以执行该运行策略；总线模块，用于该监控装置的各个模块的通信联络；以及并网监控模块，其中所述并网监控模块包括：大电网联络单元，用于实时从大电网调控中心获知大电网的运行情况以及相关调度信息；AC/DC双向换流模块一监控单元，用于控制AC/DC双向换流模块一的工作模式；调压单元，用于监控并网点的电压变化，并确定发电系统的电压补偿策略。优选的，储能系统监控模块至少包括蓄电池端电压、电流、SOC获取设备以及温度检测设备。优选的，所述数据采集处理器，用于采集风力发电设备和蓄电池的信息，进行处理后得到储能系统的期望输出功率参考量PESS＝ΔP1+ΔPB，其中ΔP1为PWO与PWf的差值，为储能控制系统的期望输出功率，ΔPB为储能控制系统考虑蓄电池剩余容量和自身损耗以及期望输出功率参考量的反馈信号后输出功率的附加量。优选的，所述储能系统放电区间确定器在接纳风电功率后未突破电网可利用空间极限值的时段，设定储能系统的放电区间α，0≤α<100％，即储能系统放电功率与接纳风电后剩余的空间比值为α；若系统无剩余可利用空间时α＝1，若储能系统不放电α＝0；基于放电区间α的储能系统充放电功率如下： P E S S ( t ) = P w d ( t ) - P lim i t s p a c e 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压和功率可调节的智能分布式风力发电系统的监控装置，该监控装置包括：风力发电设备监控模块，用于实时监控风力发电设备，并对风力发电设备的发电功率进行预测；储能系统监控模块，可实时监控蓄电池模块的SOC和DC/DC双向变换器，包括：数据采集处理器、储能系统放电区间确定器和SOC分层控制器，可对储能系统充放电功率进行实时修正，确保储能系统具有良好工作性能；滤波模块，与风力发电设备连接，用于将风力发电设备发出的有功功率PWO进行一阶滤波并输出风力发电设备期望有功功率值PWf至储能系统监控模块；负载监控模块，用于实时监控发电系统内的负载；中控模块，用于确定发电系统的运行策略，并向上述监控装置中的各模块发出指令，以执行该运行策略；总线模块，用于该监控装置的各个模块的通信联络；以及并网监控模块，其中所述并网监控模块包括：大电网联络单元，用于实时从大电网调控中心获知大电网的运行情况以及相关调度信息；AC/DC双向换流模块一监控单元，用于控制AC/DC双向换流模块一的工作模式；调压单元，用于监控并网点的电压变化，并确定发电系统的电压补偿策略。

【技术特征摘要】
1.一种电压和功率可调节的智能分布式风力发电系统的监控装置，该监控装置包括：风力发电设备监控模块，用于实时监控风力发电设备，并对风力发电设备的发电功率进行预测；储能系统监控模块，可实时监控蓄电池模块的SOC和DC/DC双向变换器，包括：数据采集处理器、储能系统放电区间确定器和SOC分层控制器，可对储能系统充放电功率进行实时修正，确保储能系统具有良好工作性能；滤波模块，与风力发电设备连接，用于将风力发电设备发出的有功功率PWO进行一阶滤波并输出风力发电设备期望有功功率值PWf至储能系统监控模块；负载监控模块，用于实时监控发电系统内的负载；中控模块，用于确定发电系统的运行策略，并向上述监控装置中的各模块发出指令，以执行该运行策略；总线模块，用于该监控装置的各个模块的通信联络；以及并网监控模块，其中所述并网监控模块包括：大电网联络单元，用于实时从大电网调控中心获知大电网的运行情况以及相关调度信息；AC/DC双向换流模块一监控单元，用于控制AC/DC双向换流模块一的工作模式；调压单元，用于监控并网点的电压变化，并确定发电系统的电压补偿策略。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述储能系统监控模块至少包括蓄电池端电压、电流、SOC获取设备以及温度检测设备。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述数据采集处理器，用于采集风力发电设备和蓄电池的信息，进行处理后得到储能系统的期望输出功率参考量PESS＝ΔP1+ΔPB，其中ΔP1为PWO与PWf的差值，为储能控制系统的期望输出功率，ΔPB为储能控制系统考虑蓄电池剩余容量和自身损耗以及期望输出功率参考量的反馈信号后输出功率的附加量。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述储能系统放电区间确定器在接纳风电功率后未突破电网可利用空间极限值的时段，设定储能系统的放电区间α，0≤α<100％，即储能系统放电功率与接纳风电后剩余的空间比值为α；若系统无剩余可利用空间时α＝1，若储能系统不放电α＝0；基于放电区间α的储能系统充放电功率如下： P E S S ( t ) = P w d ( t ) - P lim i t s p a c e ( t ) P w d ( t ) > P lim i t s p a c e ( t ) P E S S ( t ) = α ( P w d ( t ) - P lim i t s p a c e ( t ) ) P w d ( t ) < P lim i t s p a c e ( t ) - - - ( 1 ) ]]>其中PESS(t)为t时刻储能系统充放电功率；Pwd(t)、分别为t时刻风力发电设备实际输出功率之和以及风电可运行域极值；α为储能系统的放电区间；储能系统充放电能量Et以及储能系统在各调度时段结束后充放电累积容量Wt如下所示： E t = ∫ t 1 t 2 P E S S η c h arg e d t P E S S > 0 ∫ t 1 t 2 P ...

【专利技术属性】
技术研发人员：靖新宇，
申请(专利权)人：成都欣维保科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51