应用于风电场的风光储直流侧耦合配置方法技术

本发明专利技术涉及应用于风电场的风光储直流侧耦合配置方法，包括步骤：在单点位风机旁布置光伏阵列、储能单元，在直流侧耦合，再依次通过逆变器进行变流、通过箱式变压器进行升压，形成一套风光储直流侧耦合微电网控制系统；并且一个风电场应有若干套风光储直流侧耦合微电网控制系统，且若干套风光储直流侧耦合微电网控制系统最终通过集电线路输送到电力系统。由于在单点位风机附近增加光伏阵列使风电场年发电量增加，度电成本降低，并且在发电直流侧配置可靠性高的储能单元，可以使可靠性差的间歇性能源转变为稳定的电能，提高电力系统对间歇性能源发电的接纳程度。歇性能源发电的接纳程度。歇性能源发电的接纳程度。

【技术实现步骤摘要】
应用于风电场的风光储直流侧耦合配置方法


[0001]本专利技术涉及新能源配置
，特别涉及应用于风电场的风光储直流侧耦合配置方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于能源匮乏与环境恶化日益严重，使得能源和环境成为当今社会的两大热门话题，解决好这两大问题是人类生存和发展的基础，为了解决这一问题人们不断地对新能源发电进行开发和研究。然而以风力发电和光伏发电为代表的可再生能源发电具有较强的间歇性和随机性，这与电网安全稳定运行对电源输出功率的稳定性要求是矛盾的，有时甚至是有害的。因此，改善可再生能源输出电能质量成为其发展道路上一个必须解决的问题。
[0003]风光发电相比于风力发电或光伏发电独立供电的系统，风光互补混合供电系统更为经济、可靠，可以较好地适应外界环境的变化，在很大程度上弥补了新能源发电的问题。同时风光混合系统需要有储能装置进行匹配和调节，因此可称为风光储能发电系统。并且从长期来看，将风光互补混合系统纳入电网的调度系统中，实现混合系统的可控运行，才是大型风电场中风光混合系统可靠安全并网运行的趋势。
[0004]在这一背景下，国内外学者针对风光储混合发电系统和发电方法的相关理论及应用进行了研究。然而，他们大多数仅对系统中各发电单元容量的优化配置进行了分析，只有少部分学者探究了单电位风机的风光储耦合配置方法，但这类研究并未考虑节约成本及电网稳定等因素，因而开发出技术先进、性能稳定、成本低的风光储混合系统和应用方法是利用风光互补发电的关键所在。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于单点位风机附近配置一套直流侧耦合控制系统，可以提高风电场发电总量、降低度电成本、提高电网稳定性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术实施例提供了以下技术方案：
[0006]应用于风电场的风光储直流侧耦合配置方法，包括以下步骤：
[0007]步骤S1：在单点位风机旁布置光伏阵列、储能单元，将单点位风机、光伏阵列、储能单元并在直流侧耦合，再依次通过逆变器进行变流、通过箱式变压器进行升压后，形成一套风光储直流侧耦合控制系统；
[0008]步骤S2：在风电场布置若干套风光储直流侧耦合控制系统，且若干套风光储直流侧耦合；若干套风光储直流侧耦合控制系统最终通过集电线路输送到电力系统。
[0009]在上述方案中，通过单点位风机合理配置光伏阵列形成风光互补发电系统，并且在风光互补发电的基础上，在发电直流侧进一步配置动态响应特性好、寿命长、可靠性高的大容量储能单元，然后通过利用储能单元对风光互补发电输出功率的抑制作用，实现优化协调风电、光电、储能各子单元的运行状态，使可靠性差的间歇性能源转变成为稳定的、高
品质的电能，提高电力系统对间歇性能源发电的接纳程度。
[0010]更进一步地，每套风光储直流侧耦合控制系统中的单点位风机包括风力发电机、整流器，其中所述风力发电机包括风力机、发电机；所述风力机利用其风轮对风能进行吸收，以完成风能到机械能的转化，再由所述发电机将机械能转化为电能；最终将风力发电机的电能汇聚到整流器后并入直流侧耦合。
[0011]更进一步地，每套风光储直流侧耦合控制系统中的光伏阵列包括多台光伏板、一台汇流箱、一台DC
‑
DC变换器，其中多台光伏板并联，且多台光伏板产生的电能通过所述汇流箱进行汇总，并把汇流后的电流通过所述DC
‑
DC变换器调整到与直流母线相匹配的电压等级后并入直流侧耦合。
[0012]在上述方案中，由于单独的光伏电池功率很小，所以光伏阵列需要将大量的光伏电池并联，以构成光伏阵列。
[0013]更进一步地，所述储能单元由锂电池储能设备组成，其中锂电池储能设备由磷酸铁锂电芯通过串并联形成电池堆。
[0014]在上述方案中，储能单元将来自风力和光伏发电的多余电能存储到电池中，在需要放电时再将存储的电能释放出来，以满足风光储直流侧耦合控制系统平滑出力的要求和用电需求。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0016]本专利技术为解决风力、太阳能等间歇性能源大规模并网的不确定性、反调峰特性问题，实现电网技术与可再生能源利用技术协同发展，解决资源与需求呈逆向分布带来的挑战，对大规模分光储联合发电直流侧耦合控制技术的研究具有重要意义。
[0017]本专利技术采用直流侧耦合的方式，将单点位风机、光伏阵列、储能单元并在直流侧耦合，可以直接减少转换环节，共同使用一个逆变器和变压器即可，有效提高风光储直流侧耦合控制系统效率，提高电能质量，并且减少了后续并网用到的逆变器及变压器设备，降低了度电成本。因此研究基于直流耦合的风光储配置方法是未来大型风光混合系统可靠安全并网运行的理想实现手段。
[0018]本专利技术在单点位风机附近增加光伏阵列使风电场年发电量增加，并且在发电直流侧配置可靠性高的储能单元，可以使可靠性差的间歇性能源转变为稳定的电能，提高电力系统对间歇性能源发电的接纳程度。
[0019]本方案的逆变器替代了传统风力、光伏、储能系统中的风力逆变器、光伏逆变器和储能变流器，传统的方式是每一组风力机组对应了一个逆变器，每一组光伏阵列也对应了一个逆变器，而本方案则是将一组风力机组和一个光伏阵列的输出端共同连接一个逆变器，实现单点位配置。同时每个单点位处也设置连接了储能单元，专门用于存储该组风力机组和光伏阵列多余的电能。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0021]图1为本专利技术配置的多套直流侧耦合系统结构示意图；
[0022]图2为本专利技术实施例一阶RC低通滤波电路示意图；
[0023]图3为本专利技术实施例风光储滚动协调控制框架；
[0024]图4为本专利技术实施例控制保护系统。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0027]实施例1：
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.应用于风电场的风光储直流侧耦合配置方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：在单点位风机旁布置光伏阵列、储能单元，将单点位风机、光伏阵列、储能单元在直流侧耦合，再依次通过逆变器进行变流、通过箱式变压器进行升压后，形成一套风光储直流侧耦合控制系统；步骤S2：在风电场布置若干套风光储直流侧耦合控制系统，且若干套风光储直流侧耦合控制系统最终通过集电线路输送到电力系统。2.根据权利要求1所述的应用于风电场的风光储直流侧耦合配置方法，其特征在于：每套风光储直流侧耦合控制系统中的单点位风机包括风力发电机、整流器，其中所述风力发电机包括风力机、发电机；所述风力机利用其风轮对风能进行吸收，以完成风能到机械能的转化，再由所述发电机将机械能转化为电能；最终将风力发电机的电能汇聚到整流器后并入直流侧耦合。3.根据权利要求1所述的应用于风电场的风光储直流侧耦合配置方法，其特征在于：每套风光储直流侧耦合控制系统中的光伏阵列包括多台光伏板、一台汇流箱、一台DC
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DC变换器，其中多台光伏板并联，且多台光伏板产生的电能通过所述汇流箱进行汇总，并把汇流后的电流通过所述DC
‑
DC变换器调整到...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭建峰，吴步腾，冯泽荣，庞宗华，
申请(专利权)人：深圳润世华研发科技有限公司，
类型：发明
国别省市：