[發明專利]一種新型風光儲混合式離/并網發電裝置

在審

• 申請號: 201510001093.4
• 申請日: 2015-01-04
• 公開（公告）號: CN104600744A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 張洪亮;吳建剛;王文海;唐玉風
• 申請（專利權）人: 張洪亮
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32;H02S10/12
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 陳磊;楊金鳳

技術領域

本發明屬于風光儲發電技術領域，具體涉及一種新型風光儲混合式離/并網發電裝置。

背景技術

風力發電和太陽能發電均具有間歇性和隨機性特點，獨立的風電場和光伏電站很難提供連續穩定的能量輸出，因此風力發電系統和光伏發電系統具有難預測、難控制、難調度的特點，對電網的安全穩定帶來較大的隱患。風能及太陽能資源在時間和地域上具有天然的互補性，白天光照充足、晚上風能充足，夏天光照充足，冬天風能充足。但風光互補發電系統只能在一定的程度上進行互補，兩者都具有較大的隨機性，因此在風光互補發電系統中加入儲能裝置組成風光儲發電系統。風光儲聯合發電系統通過對風電和光伏的存儲與釋放，可以使不穩定的能源變成穩定的具有較高品質的電力產品，有效改善整個風光發電系統的功率輸出特性，增加電網對可再生能源的吸納程度。風光儲發電系統是一種清潔可再生的發電系統，大量發展風光儲發電系統能夠有效的減少煤電的使用，間接減少污染物的排放。同時，風光儲發電系統靠近用戶，減少了輸配電設備的投資和電網輸送的損失，使能源利用率大大提高。

風光儲發電系統通常有三種運行模式，一是并網模式，此模式下需要電網有電才能運行，若電網停電，則系統就不能發電工作；二是離網模式，此模式下系統不能接入電網，否則將造成損壞；三是離/并網混合模式，此模式下系統可以并網工作，電網停電后依然可以切換為離網模式繼續發電工作。通常來說第一種模式，可以不需要配儲能系統或者少量配置，因此是最經濟的，也是目前主流應用模式；第二種模式一般是在市電接入困難的情況選用的，如偏遠地區，由于必須根據負荷情況配足夠的儲能系統，因此成本比第一種模式稍高；第三種模式需要風光儲系統具有“黑啟動”(black-start)功能，即當并網模式發電運行時電網突然掉電，需要本系統能夠依靠儲能系統或風力、太陽能發出的電力能夠自我恢復并切換為離網發電工作模式，電網恢復后再自動切換為并網發電工作模式，由于此模式不僅對于系統的硬件及結構具有很高的要求，同時對軟件也具有很強的實時性要求，因此成本較高，目前應用并不多。

目前的風光儲發電系統一般應用公共直流母線，為了達到較高的逆變效率，公共直流母線電壓一般為600V-1000V，且向下調節范圍較小，一般都必須高于250V，因此對于某些中小型風光儲發電系統，這無疑增加儲能系統的成本。再者，現有的風光儲發電系統，只具有存儲風光發電所產生的電能，不具有在電網用電低谷將電網的電存儲到儲能系統的功能。

中國專利文獻公告日為2012年11月14日，公告號為CN202535090U的實用新型專利申請公開了一種風力發電儲能系統，主要由風力發電機、濾波補償裝置、整流器、儲能裝置、逆變器和變壓器構成，風力發電機連接變壓器，變壓器通過濾波補償裝置連接整流器，整流器通過儲能裝置連接逆變器，逆變器通過濾波補償裝置連接變壓器，變壓器連接電網；儲能裝置為蓄電池和超級電容器；在風力發電機與變壓器之間以及電網與變壓器之間均設置有靜止開關，在整流器與逆變器之間還設置有雙向斬波器。該專利文獻雖然公開了在整流器和逆變器之間連接雙向斬波器，在逆變器和電網之間連接濾波裝置的技術方案，但其解決的技術問題主要是應用儲能技術提高風力發電系統的穩定性，為電網提供穩定的電能，所選用的逆變器也不是雙向逆變器，不具有將電網的電能存儲到儲能系統的功能，而且該系統只是單一的風力發電系統，非風光儲綜合風力發電系統，也沒有采用公共直流母線的技術方案。

中國專利文獻公告日為2014年09月10日，公告號為CN203826984U的實用新型專利申請公開了一種基于雙輸入Boost電路的風光互補發電系統，包括風力發電機，PV陣列，蓄電池，風力發電機產生的交流電通過整流橋變換為直流電，作為雙輸入Boost變換器的一路輸入，PV陣列輸出為直流電能，作為雙輸入Boost變換器的另一路輸入；雙輸入Boost變換器連接到蓄電池，蓄電池經過DC/DC斬波器后給直流負載供電，同時經過DC/AC逆變器給交流負載供電；控制器電連接到風力發電機，PV陣列，蓄電池，直流負載，交流負載，DC/DC斬波器和DC/AC逆變器，并通過PWM控制器連接到雙輸入Boost變換器。雖然該專利文獻公開了在蓄電池和直流負載之間連接DC/DC斬波器，但DC/DC斬波器不具有雙向電能流動特性，而且沒有公開將基于雙輸入Boost電路的風光互補發電系統應用于直流電網，通過DC/DC斬波器將直流電網的電能存儲到蓄電池中的技術方案，該系統應用雙輸入Boost變換器，非公共直流母線方案，大規模風光儲應用受到很大限制。

發明內容