离网型发电系统及其控制方法和应用系统技术方案

本发明专利技术提供一种离网型发电系统及其控制方法和应用系统，该系统中发电单元的输出端与机侧变换器的输入侧相连；DC/DC双向变换器的一侧与储能装置相连，DC/DC双向变换器的另一侧、第一DC/DC变换器的输入侧、DC/AC逆变器的直流侧以及机侧变换器的输出侧均与直流母线相连；由于该系统的机侧变换器的容量等于第一DC/DC变换器所连接制氢系统的满载功率，所以只有在机侧变换器以最大功率进行输出时，才能够使制氢系统满负荷制氢，也即系统不会存在风机发电过剩的情况、无需增设卸荷单元和对系统进行功率限定，进而避免了能量损失和浪费。

【技术实现步骤摘要】
离网型发电系统及其控制方法和应用系统
本专利技术涉及发电
，具体涉及一种离网型发电系统及其控制方法和应用系统。
技术介绍
风电制氢作为一种低碳绿色的制氢方法，常见的离网型风电制氢系统，请参见图1，主要由风力发电单元、整流单元、卸荷单元、储能单元、双向直流变换单元、电压源逆变单元、电解直流变换单元、水电解槽以及集控单元等部分构成。其中，风力发电单元将风能转化成电能，然后通过整流单元将风力发电单元输出的交流电转换成直流电；由双向直流变换单元结合储能单元平滑整流单元输出的电功率，并跟踪风力发电单元最大风能利用效率；电解直流变换单元将公共直流母线电压转变成满足水电解槽工作条件的直流电压，使水电解槽能够将电能转变氢能；另外，还通过电压源逆变单元结合储能单元承担系统运行辅助供电电能；且，当公共直流母线电压超过设定值时，通过卸荷单元起到公共直流母线过压保护作用；图1中的集控单元为离网型风电制氢转换系统的控制核心。但是，该离网型风电制氢转换系统，通过卸荷单元对风力发电产生多余能量进行卸荷，若长时间风机发电过剩，容易造成卸荷单元过热失效，再者，卸荷单元所卸的能量，会造成系统的能量损失。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种离网型发电系统及其控制方法和应用系统，以解决现有离网型风电制氢系统中通过卸荷单元对系统产生的多余能量进行卸荷，造成的系统能量损失以及卸荷单元容易过热失效的问题。为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：本专利技术第一方面公开了一种离网型发电系统，包括：发电单元、第一DC/DC变换器、DC/DC双向变换器、DC/AC逆变器、储能装置、控制系统以及机侧变换器；其中，所述发电单元的输出端与所述机侧变换器的输入侧相连；所述DC/DC双向变换器的一侧与所述储能装置相连，所述DC/DC双向变换器的另一侧、所述第一DC/DC变换器的输入侧、所述DC/AC逆变器的直流侧以及所述机侧变换器的输出侧均与所述直流母线相连；所述第一DC/DC变换器用于将直流母线上的电压转换为制氢所需电压，并通过所述第一DC/DC变换器的输出侧输出；所述机侧变换器的容量等于所述第一DC/DC变换器所连接制氢系统的满载功率；所述发电单元、所述储能装置、所述第一DC/DC变换器、所述DC/DC双向变换器、所述DC/AC逆变器以及所述机侧变换器均受控于所述控制系统。可选地，在上述的离网型发电系统中，所述DC/AC逆变器用于将所述直流母线上的电压转换为市电，为所述离网型发电系统的各个用电设备供电。可选地，在上述的离网型发电系统中，所述发电单元为风力发电机组；所述风力发电机组包括：风力机和发电机，所述发电机为永磁同步发电机、电励磁同步发电机或异步发电机中的任意一种；所述机侧变换器为AC/DC整流器。可选地，在上述的离网型发电系统中，所述控制系统包括：储能系统检测单元、主控单元、变桨偏航控制单元、变流控制单元以及配电控制单元；其中，所述储能系统检测单元、所述变桨偏航控制单元、所述变流控制单元以及所述配电控制单元均与所述主控单元相连。可选地，在上述的离网型发电系统中，若所述发电机为电励磁同步发电机或者异步发电机，则所述离网型发电系统还包括：设置于所述发电机定子侧的励磁变压器。可选地，在上述的离网型发电系统中，所述发电单元为光伏阵列；所述机侧变换器为第二DC/DC变换器。本专利技术第二方面公开了一种离网型发电制氢系统，包括：储气装置、至少一个水电解槽以及如上述第一方面公开的所述的离网型发电系统；其中，所述水电解槽的气体输出端与所述储气装置相连，所述水电解槽的制氢供电端连接于所述离网型发电系统中第一DC/DC变换器的输出侧；所述水电解槽用于接收所述第一DC/DC变换器输出的制氢所需电压，以供自身制氢，并将制氢所产的氢气和氧气存储至所述储气装置中。可选地，在上述的离网型发电制氢系统中，还包括：储氢系统检测单元，所述储氢系统检测单元的通信端与所述离网型发电系统中控制系统的主控单元相连。本专利技术第三方面公开了一种离网型发电系统的控制方法，应用于如上述第一方面公开的离网型发电系统中的控制系统，所述方法包括：判断当前风速是否满足所述离网型发电系统中风力发电机组的启机要求；若当前风速满足所述风力发电机组的启机要求，则控制所述离网型发电系统中的第一DC/DC变换器工作于电压闭环模式、机侧变换器工作于电流环模式、DC/AC逆变器工作于电压源控制模式，以使所述机侧变换器以最大功率进行输出。可选地，在上述的离网型发电系统的控制方法中，若当前风速不满足所述风力发电机组的启机要求，则控制所述离网型发电系统中的储能装置通过DC/DC双向变换器向所述离网型发电系统中直流母线提供电能，以供所述DC/AC逆变器为用电设备供电，并在所述储能装置的当前电量满足预设电量要求时，通过所述第一DC/DC变换器进行制氢供电。可选地，在上述的离网型发电系统的控制方法中，所述以供所述DC/AC逆变器为用电设备供电，包括：为全部的用电设备提供正常运行状态下的供电电能；为低功耗运行的散热除湿系统以及剩余的用电设备供电；以及，为低功耗运行的散热除湿系统和空调系统以及剩余的用电设备供电。可选地，在上述的离网型发电系统的控制方法中，所述预设电量要求为：所述储能装置的当前电量大于预设高电量。可选地，在上述的离网型发电系统的控制方法中，所述控制第一DC/DC变换器工作于电压闭环模式、机侧变换器工作于电流环模式、DC/AC逆变器工作于电压源控制模式之后，还包括：再次判断所述当前风速是否满足所述离网型发电系统中风力发电机组的启机要求；若所述当前风速不满足所述风力发电机组的启机要求，则下发停机指令；若所述当前风速满足所述风力发电机组的启机要求，则在所述储能装置的当前电量小于预设最高电量时，对所述储能装置进行充电。可选地，在上述的离网型发电系统的控制方法中，所述以供所述DC/AC逆变器为用电设备供电之后，还包括：返回执行判断当前风速是否满足所述离网型发电系统中风力发电机组的启机要求的步骤。可选地，在上述的离网型发电系统的控制方法中，所述判断当前风速是否满足所述离网型发电系统中风力发电机组的启机要求的步骤之前，还包括：计算所述储能装置的当前电量。基于上述本专利技术实施例提供的离网型发电系统，包括：发电单元、第一DC/DC变换器、DC/DC双向变换器、DC/AC逆变器、储能装置、控制系统以及机侧变换器；其中，发电单元的输出端与机侧变换器的输入侧相连；DC/DC双向变换器的一侧与储能装置相连，DC/DC双向变换器的另一侧、第一DC/DC变换器的输入侧、DC/AC逆变器的直流侧以及机侧变换器的输出侧均与直流母线相连；第一DC/DC变换器用于将直流母线上的电压转换为制氢所需电压，并通过第一DC/DC变换器的输出侧输出；发电单元、储能装置、第一DC/DC变换器、DC/D本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离网型发电系统，其特征在于，包括：发电单元、第一DC/DC变换器、DC/DC双向变换器、DC/AC逆变器、储能装置、控制系统以及机侧变换器；其中，/n所述发电单元的输出端与所述机侧变换器的输入侧相连；/n所述DC/DC双向变换器的一侧与所述储能装置相连，所述DC/DC双向变换器的另一侧、所述第一DC/DC变换器的输入侧、所述DC/AC逆变器的直流侧以及所述机侧变换器的输出侧均与所述直流母线相连；/n所述第一DC/DC变换器用于将直流母线上的电压转换为制氢所需电压，并通过所述第一DC/DC变换器的输出侧输出；/n所述机侧变换器的容量等于所述第一DC/DC变换器所连接制氢系统的满载功率；/n所述发电单元、所述储能装置、所述第一DC/DC变换器、所述DC/DC双向变换器、所述DC/AC逆变器以及所述机侧变换器均受控于所述控制系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种离网型发电系统，其特征在于，包括：发电单元、第一DC/DC变换器、DC/DC双向变换器、DC/AC逆变器、储能装置、控制系统以及机侧变换器；其中，
所述发电单元的输出端与所述机侧变换器的输入侧相连；
所述DC/DC双向变换器的一侧与所述储能装置相连，所述DC/DC双向变换器的另一侧、所述第一DC/DC变换器的输入侧、所述DC/AC逆变器的直流侧以及所述机侧变换器的输出侧均与所述直流母线相连；
所述第一DC/DC变换器用于将直流母线上的电压转换为制氢所需电压，并通过所述第一DC/DC变换器的输出侧输出；
所述机侧变换器的容量等于所述第一DC/DC变换器所连接制氢系统的满载功率；
所述发电单元、所述储能装置、所述第一DC/DC变换器、所述DC/DC双向变换器、所述DC/AC逆变器以及所述机侧变换器均受控于所述控制系统。


2.根据权利要求1所述的离网型发电系统，其特征在于，所述DC/AC逆变器用于将所述直流母线上的电压转换为市电，为所述离网型发电系统的各个用电设备供电。


3.根据权利要求1所述的离网型发电系统，其特征在于，所述发电单元为风力发电机组；所述风力发电机组包括：风力机和发电机，所述发电机为永磁同步发电机、电励磁同步发电机或异步发电机中的任意一种；
所述机侧变换器为AC/DC整流器。


4.根据权利要求3所述的离网型发电系统，其特征在于，所述控制系统包括：储能系统检测单元、主控单元、变桨偏航控制单元、变流控制单元以及配电控制单元；
其中，所述储能系统检测单元、所述变桨偏航控制单元、所述变流控制单元以及所述配电控制单元均与所述主控单元相连。


5.根据权利要求3所述的离网型发电系统，其特征在于，若所述发电机为电励磁同步发电机或者异步发电机，则所述离网型发电系统还包括：设置于所述发电机定子侧的励磁变压器。


6.根据权利要求1所述的离网型发电系统，其特征在于，所述发电单元为光伏阵列；
所述机侧变换器为第二DC/DC变换器。


7.一种离网型发电制氢系统，其特征在于，包括：储气装置、至少一个水电解槽以及如上述权利要求1-6所述的离网型发电系统；其中，
所述水电解槽的气体输出端与所述储气装置相连，所述水电解槽的制氢供电端连接于所述离网型发电系统中第一DC/DC变换器的输出侧；
所述水电解槽用于接收所述第一DC/DC变换器输出的制氢所需电压，以供自身制氢，并将制氢所产的氢气和氧气存储至所述储气装置中。


8.根据权利要求7所述的离网型发电制氢系统，其特征在于，还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘孟伟，汪令祥，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34