[實用新型]一種具有儲能裝置的變速恒頻風力發電裝置

有效

• 申請號: 201520406511.3
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN204663763U
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 盧永輝
• 申請（專利權）人: 湖南理工職業技術學院
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 熊嫻;馮子玲

技術領域

本實用新型涉及一種電氣工程領域中的風力發電裝置，尤其涉及一種具有儲能裝置的變速恒頻風力發電裝置。

背景技術

風能作為一種潔凈的可再生能源，其發展前景廣闊，是解決能源危機和緩進危機一種極優選擇。但是，由于風是一種不可人為控制的能源，其具有忽大忽小的特點，如何將隨時變化的風能進而轉化為恒定的電能，繼而提供給電網，成為業界持續關注的一個重點，即風力發電機組的變速恒頻發電。

在現有的風力發電技術中，除了雙饋發電機和傳統的異步發電機外，永磁發電機由于具有功率密度高、運行可靠、維護簡單等優點，而被廣泛使用。為了在風速變化的情況下，保證永磁風力發電機輸出的頻率恒定，即實現變速恒頻，目前所采取的方法主要有以下兩種：方式一：將發電機電樞繞組輸出的電能通過一個電力電子變流器后，再送入電網。該方式中，發電機輸出的頻率隨著風速的變化而改變，再通過對電力電子變流器進行控制，使得變流器輸出頻率保持恒定，以滿足電網需求。方式二：采用變槳距技術，當風速變化時，通過一套變槳距機構使風力機的葉片繞葉片的中心軸轉動，改變葉片的攻角，進而維持發電機的轉速不變，確保輸出頻率恒定。

然而以上這兩種方法在實際運行時，也都存在有一定的問題：

當采用方式一時，變流器的功率必須要大于發電機的額定功率，而大容量電力電子變流器的使用，大幅度增加整套發電裝置的成本；其次當負載不變，而風速增加時，發電機的輸出功率也會隨之增加，過剩的有功功率注入電網后，必然會對電網的穩定運行帶來不利影響。

采用方式二時，由于通過調節轉化的風能的大小來穩定發電機的轉子轉速，因此在保證電網有功平衡的情況下，無法實現最大風能轉化。此外附加的變槳距機構不僅會增加成本，致使裝置結構復雜、可靠性降低，而且需要通過機械傳動來調節葉片攻角才能穩定發電機轉速，因此風速變化時，發電機輸出頻率的調節過程相對緩慢。

綜上所述，現有技術提供的變速恒頻發電，再提高了實現成本的同時，降低了能源的使用效率。

實用新型內容

本實用新型提供一種用于在保證實現成本的同時，提高能源使用效率的有儲能裝置的變速恒頻風力發電裝置。

本實用新型的第一個方面是提供一種具有儲能裝置的變速恒頻風力發電裝置，包括：定槳距風力機、雙轉子永磁發電機、調節電機、充放電裝置、儲能裝置、變流器模塊、變壓器、第二并網開關、第一并網開關、風速檢測模塊、儲能檢測模塊、監控模塊；

所述定槳距風力機的輸出軸與所述雙轉子永磁發電機的輸入軸連接在一起；所述雙轉子永磁發電機與所述調節電機同軸連接；所述雙轉子永磁發電機的電樞繞組通過所述第一并網開關接至電網；所述調節電機的電樞繞組與所述變流器模塊連接；所述儲能裝置通過所述充放電裝置與所述變流器模塊連接；所述變流器模塊與所述變壓器連接；所述變壓器通過所述第二并網開關連接至所述電網；所述風速檢測模塊與所述定槳距風力機連接；所述儲能檢測模塊與所述儲能裝置連接；所述風速檢測模塊和所述儲能檢測模塊與所述監控模塊連接。

結合第一個方面，在第一種可能的實現方式中，所述變流器模塊，包括：機側變流器和網側變流器；

其中，所述調節電機的電樞繞組與所述機側變流器的交流端接在一起；所述機側變流器的直流端與所述網側變流器的直流端連接在一起；所述儲能裝置通過所述充放電裝置連接在所述機側變流器的直流端；所述網側變流器的交流端接至所述變壓器的低壓端；所述變壓器的高壓端通過第二并網開關接至電網。

結合第一個方面或第一個方面的第一種可能的實現方式，在第二種可能的實現方式中，還包括：傳動裝置；

在所述定槳距風力機與所述雙轉子永磁發電機之間設置所述傳動裝置，所述定槳距風力機的輸出軸與所述雙轉子永磁發電機的輸入軸通過所述傳動裝置連接在一起，其中所述定槳距風力機的輸出軸與所述傳動裝置的輸入軸連接在一起、所述傳動裝置的輸出軸與所述雙轉子永磁發電機連接。

本實用新型供的具有儲能裝置的變速恒頻風力發電裝置，定槳距風力機以及雙轉子永磁發電機實現變速恒頻運行，進一步通過增設調節電機、充放電裝置以及儲能裝置實現調節能力，從而根據電網所需電能的變化來靈活地調節輸出的有功功率。當風能過剩時，發電裝置利用儲能裝置來吸收多余的能量；而當風能不足時，可以將儲能裝置中的能量釋放出來以滿足電網的需求，從而確保電網有功平衡。并且由于無增設復雜的變槳距機構，從而降低了成本。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的一種具有儲能裝置的變速恒頻風力發電裝置的結構示意圖；