[實(shí)用新型]風(fēng)光一體化大功率并網(wǎng)變流器系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520386040.4
• 申請(qǐng)日: 2015-06-05
• 公開（公告）號(hào): CN205141697U
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周細(xì)文;呂笑巖;章輝;張偉;劉建強(qiáng);裴立巖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇同芯電氣科技有限公司;周細(xì)文
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02S10/12;H02S40/30
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 任立;艾中蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及風(fēng)光互補(bǔ)領(lǐng)域，特別涉及風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電一體化的電路結(jié)構(gòu)方案。

背景技術(shù)

隨著世界能源格局的變更，光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電日益成為各國深入研究、大力發(fā)展的熱點(diǎn)。我國幅員遼闊，風(fēng)光資源豐富，先后建立了一大批風(fēng)電場、光伏電站。鑒于風(fēng)能和光能的地域差別性，風(fēng)電場和光伏電站獨(dú)立運(yùn)行。然而由于風(fēng)能和太陽能都存在間歇性的特點(diǎn)，獨(dú)立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和獨(dú)立太陽能發(fā)電系統(tǒng)也都存在能量不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。陰雨天或夜晚，太陽能電池的發(fā)電效率很低或根本不發(fā)電，而此時(shí)可能風(fēng)速很大，更利于風(fēng)力發(fā)電；風(fēng)和日麗時(shí)，更有利于光伏發(fā)電，因此風(fēng)光兩種資源存在一定程度的互補(bǔ)性；鑒于此，風(fēng)能、太陽能的綜合利用受到各國的普遍重視，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電問題被學(xué)者所研究。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用，就目前來看，多作為獨(dú)立的小功率供電系統(tǒng)，用于遠(yuǎn)離電網(wǎng)的地區(qū)，如部隊(duì)的邊防哨所、郵電通訊的中繼站、公路和鐵路的信號(hào)站、地質(zhì)勘探和野外考察的工作站等。

目前風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)多為特定用途的小容量系統(tǒng)，逆變器離網(wǎng)運(yùn)行，一般是將太陽能電池板輸出的直流以及風(fēng)力機(jī)輸出的變壓變頻交流電整流而成的直流通過控制器存儲(chǔ)到蓄電池組中，當(dāng)用戶需要用電時(shí)，逆變器將蓄電池組中儲(chǔ)存的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡ㄟ^輸電線路送到用戶負(fù)載處。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能電池方陣、智能控制器、蓄電池組、多功能逆變器、電纜及支撐和輔助件等組成一個(gè)發(fā)電系統(tǒng)，將電力并網(wǎng)送入常規(guī)電網(wǎng)中。這種小容量風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)也可稱為離網(wǎng)式風(fēng)光一體化發(fā)電系統(tǒng)。

我國西北部多戈壁荒漠、北部及東北部多荒野草原，地勢(shì)相較平坦，風(fēng)光資源豐富但人煙稀少。大型光伏電站和風(fēng)電場比較占地方，如10MW的光伏電站裝機(jī)容量占地約300畝，49.5MW的風(fēng)電場（以單機(jī)容量1.5MW計(jì)）占地約為150畝，如果上面為風(fēng)機(jī)，下面為光伏電池板，將二者在場地上結(jié)合起來，則同樣的150畝土地上，可能建設(shè)出超過49.5MW的風(fēng)光發(fā)電場，因此荒灘戈壁、荒野草原成為建設(shè)大型地面光伏電站、風(fēng)電場的合適廠址。某些特殊區(qū)域，因軍事基地、荒地灌溉、邊遠(yuǎn)無電用戶及一些其他原因，需要將光伏電站與風(fēng)電場集合在一起，實(shí)現(xiàn)有限資源空間的充分利用，減少一次性投資，便于綜合維護(hù)、管理，減弱了風(fēng)光能源間歇性帶來的不利影響。

風(fēng)電場和光伏電站容量較大，目前基本上都是獨(dú)立運(yùn)行，各自實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，且彼此空間距離較遠(yuǎn)。為充分發(fā)揮風(fēng)、光資源的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)地面和高空的合理利用，提高設(shè)施、設(shè)備利用率，提高單一電源供電質(zhì)量和可靠性，部分國家示范項(xiàng)目采用了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，對(duì)保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行起到了積極作用，并且彌補(bǔ)了光伏電站夜晚出力為零的缺陷，對(duì)電廠發(fā)電出力起到良好的坦化作用，使之與接入電網(wǎng)的負(fù)荷指標(biāo)更為接近。目前大容量并網(wǎng)式風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，多采用交流側(cè)（10kV或35kV或110kV）并聯(lián)進(jìn)入集電站，能量管理系統(tǒng)采集電壓電流信號(hào)、用戶功率狀況，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電與光電的統(tǒng)一調(diào)配。

現(xiàn)在主流的直驅(qū)或雙饋風(fēng)電多為660V或690V的低壓系統(tǒng)，直流電壓通常為1050V左右且正常情況下不變動(dòng)，通常容量在2.5MW及以下；電站型光伏逆變器容量通常為500kW，輸出電壓為270V或315V或400V（歐美居多），母線MPPT電壓為450V-900V（270V系統(tǒng)）或500V-900V（315V系統(tǒng)），MPPT時(shí)母線電壓波動(dòng)。風(fēng)電和光伏經(jīng)網(wǎng)側(cè)變流器后輸出恒壓恒頻三相交流電，由各自后級(jí)變壓器升壓為10kV（或35kV或110kV），統(tǒng)一并入中壓母線送至集電站，典型的系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D1所示。

受能源分布特性影響，傳統(tǒng)的風(fēng)電場和光伏電站，彼此空間距離較遠(yuǎn)，很難實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)統(tǒng)一調(diào)度，只能各自升壓后并入大電網(wǎng)，制約了分布式能源調(diào)度的靈活性。在一些特定的國家性示范基地，風(fēng)電場和光伏電站距離較近或者合二為一，從整體大電網(wǎng)角度來看，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電和光伏的中壓并網(wǎng)、統(tǒng)一調(diào)度，充分發(fā)揮了風(fēng)、光資源的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，但仍舊未走出傳統(tǒng)的獨(dú)立并網(wǎng)的陰影，就各自的變流裝置及其前后級(jí)配置而言，與傳統(tǒng)獨(dú)立并網(wǎng)方式不無一致。

發(fā)明內(nèi)容

為實(shí)現(xiàn)分布式風(fēng)、光能源發(fā)電并網(wǎng)的靈活統(tǒng)一調(diào)度，本實(shí)用新型提供了一種新型的光伏風(fēng)電一體化電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮風(fēng)、光資源的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)。

本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種風(fēng)光一體化大功率并網(wǎng)變流器系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括一機(jī)側(cè)變流器和一網(wǎng)側(cè)變流器，其特征在于還包括一光伏Boost升壓器，所述機(jī)側(cè)變流器、光伏Boost升壓器及網(wǎng)側(cè)變流器在直流母線部分并聯(lián)；