混合动力发电厂制造技术

一种发电厂，其包括：多个光伏(PV)模块，其布置在发电厂的第一区域和第二区域中，其中相同区域中的PV模块彼此电连接，并且其中第一区域的PV模块经由第一转换器电连接到发电厂的本地电网，第二区域的PV模块经由第二转换器电连接到本地电网；以及风力涡轮发电机(WTG)，其被布置成使得WTG能够在PV模块中的至少一个上投射阴影；其中，第一区域和第二区域在大致径向方向上远离WTG延伸，使得在任意时刻，两个区域中的至多一个区域至少部分地被WTG的阴影覆盖。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合动力发电厂
本专利技术涉及一种混合动力发电厂，其包括风力涡轮发电机和多个光伏模块。更具体地，本专利技术涉及一种混合动力发电厂，其中，根据来自风力涡轮发电机的遮蔽来布置光伏模块。本专利技术还涉及一种构造混合动力发电厂的方法、一种混合动力发电厂控制系统以及一种控制混合动力发电厂的方法。
技术介绍
构造包括风力发电系统和太阳能发电系统的发电厂是已知的。这样的“混合动力”发电厂通常包括多个发电站点，并且在多个发电站点生成的电力通常被传输到期望位置或被传输到一个或多个位置处的电网。典型的混合动力发电厂布局包括与多个光伏(PV)模块或面板布置在一起的风力涡轮发电机(WTG)。在太阳能发电厂中，通常将多个PV模块布置成包括多个PV模块串的阵列。每个串中的PV模块串联连接在一起，同时多个PV串并联连接到转换器(或逆变器)上，该转换器(或逆变器)将来自PV模块的直流(DC)电源转换为可以传输到电网的交流(AC)电源。在替代配置中，转换器被布置为将来自PV模块的DC功率转换成具有不同电压的DC功率。然后，不同电压的DC功率被传输到布置在WTG功率转换器内的DC链路，之后被传输到电网。转换器被布置为向PV模块施加负荷特性，从而在太阳能阵列和公用电网之间提供最高的功率传递效率。负荷特性使用被称为最大功率点跟踪(MPPT)的技术进行变化，以适应PV阵列的主要操作条件。以这种方式，MPPT可用于在变化的操作条件下最大程度地从PV模块中的每一个中提取功率。WTG与PV模块的协同定位增加了WTG在PV模块上投射阴影的可能性。WTG通常包括大型直立塔架、机舱和多个转子叶片，它们可能会在PV模块阵列上投射出长长的阴影。在一天的整个过程中，随着太阳在天空中的位置变化，塔架阴影在PV阵列上移动，从而在一天的不同时刻遮蔽不同的PV模块。阴影的位置也会受到一年中的时间以及发电厂的地理位置的影响。被塔架遮蔽(foreshadowed)的任何PV模块的发电量会下降，这会导致转换器中MPPT的功能欠佳。来自WTG的遮蔽还会导致PV模块经历加速劣化，这是由于在一天中WTG的阴影在PV阵列上的移动而导致的不匹配辐照度条件下PV模块的不均匀负荷而导致的。所造成的劣化导致对应的PV模块的操作效率下降。为了帮助最大化PV发电系统的输出，位于地球北半球的混合动力发电厂被配置为使得PV模块布置在WTG的南部，从而防止WTG在PV模块上投射阴影。相反，如果混合动力发电厂位于地球南半球，则PV模块布置在WTG的北部，以避免被WTG遮蔽。以这种方式布置混合动力发电厂会导致对应的低空间利用率，空间利用率通常以每平方公里所用土地所生成的兆瓦功率(MW/km2)为单位。较差的空间利用因子会增加单位发电量的成本，从而限制混合动力发电厂在整个生命周期内的潜在收益率。因此，这种混合动力发电厂在经济上可行的地点的数量仅限于日照强度高和/或土地成本低的区域。本专利技术的目的是克服与现有技术相关联的缺点。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种发电厂，其包括：多个光伏(PV)模块，其布置在发电厂的第一区域和第二区域中，其中相同区域中的PV模块彼此电连接，并且其中第一区域的PV模块经由第一转换器电连接到发电厂的本地电网，第二区域的PV模块经由第二转换器电连接到本地电网；以及风力涡轮发电机(WTG)，其被布置成使得WTG能够在PV模块中的至少一个上投射阴影；其中第一区域和第二区域在大致径向方向上远离WTG延伸，使得在任意时刻，两个区域中的至多一个区域至少部分地被WTG的阴影覆盖。本专利技术使得PV模块能够被布置在混合动力发电厂的受阴影影响的区域中，从而增加了在其上安装发电厂的站点的土地利用率。特别地，将PV模块布置在从WTG径向延伸的分开的区域中意味着：在任意给定的时刻，被遮蔽的PV模块可以被物理隔离且被电气隔离在预定区域中，因此它们不会不利地影响阵列中其他PV模块的功率输出。以这种方式，根据本专利技术的发电厂能够适应(accommodate)来自WTG的遮蔽，以限制与WTG遮蔽相关联的PV模块的劣化。本专利技术还通过使空间利用率(MW/km2)最大化(这导致与发电厂相关联的寿命成本的对应减少)来提高混合动力发电厂的发电容量。另外，本专利技术可以增大发电厂的容量因子。根据本专利技术的发电厂包括不同的发电系统(包括WTG和多个PV模块)。由此，发电厂可以被定义为混合动力发电厂(HPP)。PV模块位于相同的区域中，使得它们可以有利地由转换器控制，以抵制由来自WTG的阴影引起的所述区域的时间依赖性遮蔽。第一区域和第二区域包括PV模块，并且因此可以被定义为HPP的PV区域。第一区域和第二区域限定HPP的受阴影影响的区域的至少一部分。受阴影影响的区域对应于HPP的在特定时段内WTG的阴影会投影在其上的区域。第一区域和第二区域在大致径向方向上远离WTG延伸，使得在任意时刻，两个区域中的至多一个区域至少部分地被WTG(12)的阴影覆盖。因此，来自WTG的阴影不能同时落在两个区域上。换句话说，第一区域和第二区域在大致径向方向上远离WTG延伸，使得在任意时刻，来自WTG的阴影只能部分地覆盖两个区域中的一个区域。应当理解，可以存在第一区域和第二区域都没有被WTG的阴影部分地覆盖的时候。这可能是由于太阳的位置而造成的，或者是因为WTG没有投射阴影(例如，在夜间)。PV模块可以布置在围绕WTG的大致环形区域中，第一区域和第二区域对应于环形区域的区段(segment)。环形区域可以限定HPP的受阴影影响的区域。在实施例中，第一区域和第二区域可以布置成形成受阴影影响的区域的一部分，该部分形成包括两个相对的凸角区域(lobearea)的蝴蝶状形状。可以基于在一天和/或一年中的特定时刻WTG造成的投射到分段上的阴影的大小和形状来确定每个区段的形状。可以基于阴影通过区段的宽度的速度来确定每个区段的形状。与WTG阴影更靠近WTG投影的部分相比，WTG阴影投影到与WTG间隔开的位置上的部分将在相对于WTG的周向方向上更快地在地面上移动。环形区域的至少一个区段的周向宽度可以随着距WTG的距离的增加而增加。每个区段的周向宽度可以随着距WTG的距离的增加而增加。区段的增加的宽度方便地适应了WTG阴影的不同部分将在区段的周向宽度上移动的不同速度。有利地，这减少了相邻区段之间的重叠，并防止了WTG阴影投影到两个相邻布置的区域上。通过仅使给定遮蔽区域中的PV模块被禁用，增强了对PV模块的潜在控制，从而增大了PV模块的寿命。在某些条件下，例如当HPP位于地球的北半球、区段布置为靠近WTG的正北部时，该区段的周向面积可以随着距WTG的距离的增加而减小。区段的周向宽度变窄使得其能够适应WTG阴影，该WTG阴影可以随着其沿着区段的长度在大致径向方向上远离WTG的基部延伸而变窄。第一区域和第二区域可以通过过渡区域彼此分开，该过渡区域从WTG径向地延伸并且在第一区域和第二区域之间；该径向过渡区域可以不包括PV模块。该过渡区域有利地将第一区域和第二区域分开，使得区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发电厂，其包括：/n多个光伏(PV)模块(14)，其布置在发电厂的第一区域和第二区域(18a，18b)中，其中相同区域中的PV模块(14)彼此电连接，并且其中第一区域(18a)的PV模块(14)经由第一转换器(22a)电连接到发电厂(10)的本地电网(16)，第二区域(18b)的PV模块(14)经由第二转换器(22b)电连接到所述本地电网(16)；以及/n风力涡轮发电机(WTG)，其被布置成使得WTG(12)能够在所述PV模块(14)中的至少一个上投射阴影；/n其中，所述第一区域(18a)和第二区域(18b)在大致径向方向上远离WTG(12)延伸，使得在任意时刻，两个区域中的至多一个区域至少部分地被WTG(12)的阴影覆盖。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180810 DK PA2018705221.一种发电厂，其包括：
多个光伏(PV)模块(14)，其布置在发电厂的第一区域和第二区域(18a，18b)中，其中相同区域中的PV模块(14)彼此电连接，并且其中第一区域(18a)的PV模块(14)经由第一转换器(22a)电连接到发电厂(10)的本地电网(16)，第二区域(18b)的PV模块(14)经由第二转换器(22b)电连接到所述本地电网(16)；以及
风力涡轮发电机(WTG)，其被布置成使得WTG(12)能够在所述PV模块(14)中的至少一个上投射阴影；
其中，所述第一区域(18a)和第二区域(18b)在大致径向方向上远离WTG(12)延伸，使得在任意时刻，两个区域中的至多一个区域至少部分地被WTG(12)的阴影覆盖。


2.根据权利要求1所述的发电厂，其中，所述PV模块(14)被布置在围绕WTG(12)的大致环形区域中，所述第一区域和第二区域(18a，18b)对应于所述环形区域的分段。


3.根据权利要求1所述的发电厂，其中，所述环形区域的每个区段的周向宽度随着距WTG(12)的距离的增加而增加。


4.根据权利要求2或权利要求3所述的发电厂，其中，所述第一区域和第二区域通过过渡区域(32)彼此分开，所述过渡区域从WTG(12)径向地延伸并且在所述第一区域和第二区域(18a，18b)之间，优选地，径向过渡区域不包括PV模块(14)。


5.根据权利要求4所述的发电厂，其中，径向过渡区域被配置为允许被接近，以便维护与径向过渡区域(32)相邻布置的PV模块(14)。


6.根据权利要求4或权利要求5中任一项所述的发电厂，其中，径向过渡区域的周向宽度被配置为使得由于WTG(12)的塔架而造成的阴影的一部分在一天的预定时段内投影在径向过渡区域(32)内。


7.根据权利要求2至6中任一项所述的发电厂，其中，WTG(12)的塔架被布置成在预定时段内在所述环形区域的一部分上投射阴影，并且其中所述第二区域(18a)在所述预定时段内位于所述环形区域的被遮蔽部分之外。


8.根据前述权利要求中任一项所述的发电厂，其中，至少所述第一区域(18a)：a)在发电厂安装在北半球时，被布置在WTG(12)的大致北部；或者b)在发电厂(10)位于南半球时，被布置在WTG(12)的大致南部。

<...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·B·拉古钱德拉，L·德姆萨，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统集团公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK