[實用新型]可再生能源發(fā)電、輸變電和電網接入一體化系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2013-11-20
• 公開（公告）號: CN203589824U
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設計）人: 梁一橋;梁家誠
• 申請（專利權）人: 梁一橋
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34;H02J7/35;H02J3/38
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 王洪新

技術領域

本實用新型屬于新能源發(fā)電、輸電技術領域，具體涉及一種可再生能源（風能、太陽能）發(fā)電、變流、儲能、輸電和接入交流大電網的一體化系統(tǒng)。

背景技術

隨著石油、煤炭、天然氣等不可再生能源的供應緊缺，以及使用不可再生能源帶來的環(huán)境污染日益嚴重，世界各國對風能、太陽能等可再生清潔能源的開發(fā)和利用也越來越重視，可再生能源發(fā)電所占的比重也迅速提高。

(一)風能發(fā)電：

捕獲風能、轉換成電能并通過輸電線路送入電網的風電場主要由5個部分構成：1）風力發(fā)電機組（包括變流裝置）；2）風力發(fā)電機組工頻（50Hz）升壓變壓器（將風力發(fā)電機的端口低電壓升到中壓：10KV、35KV）；3）集電線路（將分散布置的風力發(fā)電機組所發(fā)電能匯集起來）；4）風電場升壓變電站（將電壓從中壓繼續(xù)升高到高壓：110KV、220KV）；5）高壓輸電線路。

雖然風能發(fā)電已經得到廣泛應用，但依然存在下述問題：1）風電具有顯著的隨機性和間歇性，所發(fā)的電能相對不穩(wěn)定，需要通過頻繁調節(jié)其他類型的發(fā)電機組（如火力發(fā)電機組）的發(fā)電出力來進行電網負荷平衡，極大地降低了這類機組運行的經濟性；2）大多數風電機組的低電壓穿越能力較低，在大電網出現(xiàn)短路故障導致系統(tǒng)電壓降低時容易脫網，對電網造成強大的沖擊，對大電網的安全穩(wěn)定運行構成很大危險；3)海上風電場升壓變電站平臺的建設費用高；4）由于受電容充電電流的影響，高壓海底交流電纜輸電容量隨長度的增加而迅速降低；5）有較多風能發(fā)電場離交流大電網的距離較遠，遠距離輸送容量受到很大限制。

（二）太陽能發(fā)電；

大容量并網太陽能光伏發(fā)電場主要由以下4個部分構成：1）太陽能電池組件（光伏陣列）；2）光伏逆變器（DC/AC逆變器，將太陽能電池的直流電逆變成交流電）及其工頻（50Hz）升壓變壓器；3）光伏發(fā)電場升壓變電站（將電壓升高到中壓或高壓：35KV、110KV、220KV)；4）高壓輸電線路。

和風力發(fā)電類似，太陽能光伏發(fā)電存在下述問題：1）、太陽能發(fā)電場受到季節(jié)、晝夜和天氣的影響較大，具有顯著的隨機性和間歇性，所發(fā)的電能相對不穩(wěn)定，需要通過頻繁調節(jié)其他類型的發(fā)電機組（如火力發(fā)電機組）的發(fā)電出力來進行電網負荷平衡，極大地降低了這類機組運行的經濟性；2）、一些光伏逆變器的低電壓穿越能力較低，在大電網出現(xiàn)短路故障導致系統(tǒng)電壓降低時容易脫網，對電網造成強大的沖擊，對大電網的安全穩(wěn)定運行構成很大危險；3）、有較多大容量太陽能發(fā)電場離交流大電網的距離較遠，遠距離輸送容量受到很大限制。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是克服上述背景技術的不足，提供一種可再生能源發(fā)電、輸變電和電網接入一體化系統(tǒng)，該接入系統(tǒng)的可靠性高，可以避免對電網造成沖擊或拖網，而且具有結構簡單、成本較低的特點。

本實用新型采用的技術方案如下：

可再生能源發(fā)電、輸變電和電網接入一體化系統(tǒng)，包括若干個可再生能源一體化發(fā)電單元、至少一條高壓直流輸電線路、至少一個大功率逆變器以及發(fā)電場計算機監(jiān)控系統(tǒng)；其特征在于：每個所述可再生能源一體化發(fā)電單元的輸出端連接到高壓直流母線上，高壓直流輸電線路的一端也連接到高壓直流母線HVDC上，高壓直流輸電線路的另一端連接到大功率逆變器的直流輸入端，大功率逆變器的交流輸出端連接到交流大電網；發(fā)電場計算機監(jiān)控系統(tǒng)與電網調度控制中心連接并接受電網調度控制中心的調度命令，發(fā)電場計算機監(jiān)控系統(tǒng)還與可再生能源一體化發(fā)電單元連接并向可再生能源一體化發(fā)電單元下發(fā)發(fā)電設定值。

所述可再生能源一體化發(fā)電單元包括一個可再生能源發(fā)電裝置、一個模塊化大功率電磁隔離型DC/DC變流升壓裝置、一個儲能裝置以及一個單元控制器；可再生能源發(fā)電裝置的輸出端連接到低壓直流母線LVDC上，儲能裝置輸出端也連接到同一條低壓直流母線LVDC上，模塊化大功率電磁隔離型DC/DC變流升壓裝置的低壓側也聯(lián)接到同一條低壓直流母線LVDC上，高壓側聯(lián)接到發(fā)電場的高壓直流母線HVDC上，單元控制器與可再生能源發(fā)電裝置、模塊化大功率電磁隔離型DC/DC變流升壓裝置、儲能裝置連接。

所述可再生能源發(fā)電裝置為至少一個光伏電池陣列、至少一個帶有基于IGBT模塊的三相或多相主動PWM整流電路的異步風力發(fā)電機、至少一個帶有整流電路的永磁直驅式風力發(fā)電機、至少一個帶有整流電路的同步風力發(fā)電機中的至少一種；

光伏電池陣列的輸出端均接到低壓直流母線LVDC上；