[實用新型]一種交直流混合的清潔能源系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520058747.2
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN204441903U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝寶忠
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及清潔能源系統(tǒng)，尤其涉及一種交直流混合的清潔能源系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著當(dāng)前能源的緊張，風(fēng)能、太陽能、潮汐能及波浪能等多種新能源的開發(fā)得到了越來越多的重視，在這些新能源的開發(fā)中廣泛地使用了雙饋異步發(fā)電機(jī)、同步發(fā)電機(jī)、直流發(fā)電機(jī)及光伏發(fā)電設(shè)備。為了提高由風(fēng)能、潮汐能及波浪能等驅(qū)動的原動機(jī)的能源轉(zhuǎn)化效率，原動機(jī)的轉(zhuǎn)速會在某個范圍內(nèi)變化，由其驅(qū)動的雙饋異步發(fā)電機(jī)、同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨之變化，其電功率的頻率亦變化，需經(jīng)變流器才能并入電網(wǎng)，導(dǎo)致其電功率不穩(wěn)定，諧波含量高，直流發(fā)電機(jī)及光伏發(fā)電設(shè)備發(fā)出的電功率大多經(jīng)變流器并入電網(wǎng)，由于這些新能源具有不穩(wěn)定性、隨機(jī)性的特點，使得其所發(fā)出的電能質(zhì)量低，并入電網(wǎng)后對電網(wǎng)的影響較大，有時甚至要放棄這些能源，造成了較大的浪費。由于電網(wǎng)接納能力不足和新能源不穩(wěn)定等自身特點導(dǎo)致的部分發(fā)電機(jī)暫停，限電導(dǎo)致電場運行經(jīng)濟(jì)性下降，限電的主要原因是并網(wǎng)難題，新能源出力不穩(wěn)定，需要其他電源為其提供無償調(diào)峰服務(wù)，需建設(shè)抽水蓄能、燃?xì)獍l(fā)電等調(diào)峰、調(diào)頻電源，在調(diào)峰容量緊缺時，限電特別嚴(yán)重，優(yōu)化規(guī)劃電源結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)布局，擴(kuò)大風(fēng)電消納市場，還需要通過科技創(chuàng)新，推動風(fēng)電生產(chǎn)和消費的協(xié)調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種交直流混合的清潔能源系統(tǒng)。降低新能源功率波動時發(fā)電設(shè)備輸出功率對電網(wǎng)的影響，減少對電網(wǎng)的諧波注入，提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性；而不穩(wěn)定的功率輸出則通過負(fù)載的投切實現(xiàn)功率平衡，將不穩(wěn)定的能量轉(zhuǎn)化為其他形式儲存或消耗掉，并替代柴薪、秸稈、煤炭及石油等能源，減少炭排放，降低環(huán)境污染。

本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種交直流混合的清潔能源系統(tǒng)，包括交流母線、直流母線和發(fā)電系統(tǒng)，所述發(fā)電系統(tǒng)包括多臺雙饋異步發(fā)電機(jī)、用于驅(qū)動各雙饋異步發(fā)電機(jī)運轉(zhuǎn)的原動機(jī)；

所述雙饋異步發(fā)電機(jī)的定子繞組與交流母線連接，轉(zhuǎn)子繞組通過變流器連接直流母線；

所述交流母線輸出的交流電經(jīng)過變壓器升壓后直接輸出交流和/或者經(jīng)過變壓器升壓后再連接直流換流器輸出直流。

所述發(fā)電系統(tǒng)還包括多臺由原動機(jī)驅(qū)動的同步發(fā)電機(jī)和直流發(fā)電機(jī)；所述同步發(fā)電機(jī)通過AC/DC將交流變換為直流后連接直流母線；所述直流發(fā)電機(jī)通過DC/DC將直流電壓變換為穩(wěn)定的直流電壓后連接直流母線。

所述發(fā)電系統(tǒng)還包括光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏發(fā)電系統(tǒng)通過DC/DC將直流電壓變換為穩(wěn)定的直流電壓后連接直流母線。

在交流母線與直流母線之間，還連接有用于將直流母線及交流母線之間雙向電能交換的AC/DC換流設(shè)備。

所述直流母線還與連接水電解設(shè)備和電熱設(shè)備；所述水電解設(shè)備連接供氫供氧設(shè)備，所述電熱設(shè)備連接供熱供暖設(shè)備。

所述清潔能源系統(tǒng)還包括直流輸電線路，在直流母線與直流輸電線路之間，還連接有用于將直流母線與直流輸電線路之間的直流電壓轉(zhuǎn)換及電能雙向交換的DC/DC變換器。

所述清潔能源系統(tǒng)還包括多套同步發(fā)電機(jī)、直流發(fā)電機(jī)和光伏發(fā)電系統(tǒng)；

所述同步發(fā)電機(jī)通過AC/DC將交流變換為直流后連接直流輸電線路；所述直流發(fā)電機(jī)和光伏發(fā)電系統(tǒng)分別通過DC/DC將直流電壓變換為穩(wěn)定的直流電壓后連接直流輸電線路；

所述直流輸電線路上，還連接有用于從直流輸電線路吸收電功率，并根據(jù)輸入到直流輸電線路的電功率進(jìn)行投切實現(xiàn)功率平衡的電解電鍍設(shè)備；

所述直流輸電線路上還連接有，用于從直流輸電線路吸收電功率，并根據(jù)輸入到直流輸電線路的電功率進(jìn)行投切實現(xiàn)功率平衡的直流負(fù)載；

所述直流輸電線路上還分別連接有，農(nóng)村微型分布式供氣供暖子系統(tǒng)、城鎮(zhèn)小區(qū)供氣供暖子系統(tǒng)、城市集中供氣供暖子系統(tǒng)和氫能源汽車供氫子系統(tǒng)。

所述原動機(jī)包括風(fēng)力機(jī)、熱力機(jī)、水輪機(jī)。

交直流混合的清潔能源系統(tǒng)的控制方法如下：

原動機(jī)驅(qū)動雙饋異步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，定子繞組輸出的電功率經(jīng)交流母線、變壓器并入交流輸電線路，或經(jīng)直流換流器換流后并入直流輸電線路；

當(dāng)雙饋異步發(fā)電機(jī)處于超同步狀態(tài)運行時，轉(zhuǎn)子繞組將電功率經(jīng)變流器輸出到直流母線，當(dāng)雙饋異步發(fā)電機(jī)處于亞同步或同步狀態(tài)運行時，轉(zhuǎn)子繞組經(jīng)變流器從直流母線吸收電功率；

此時，交流母線輸出的交流電經(jīng)過變壓器升壓后直接并入交流輸電線路，和/或者通過直流換流器轉(zhuǎn)換為直流后并入直流輸電線路。

本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果：

本實用新型控制(或者運行)方法簡單，易于實現(xiàn)。