[發明專利]一種風光互補發電系統及控制方法

有效

• 申請號: 201610179307.1
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN105680771B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 顧菊平;潘麗平;朱建紅;郭曉麗;張新松;楊慧;徐星
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H02S10/12
• 分類號: H02S10/12;H02J3/28;H02J3/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 田凌濤

技術領域

本發明涉及一種風光互補發電系統及控制方法，屬于發電系統技術領域。

背景技術

隨著世界經濟的迅猛發展，我國的經濟發展水平持續提高，發展速度不斷加快，能源消耗量也持續加大，使得我國現在以及未來的很長一段時間內都在面臨能源和環境的雙重危機。如今，國家和人民都意識到發展風電，光伏發電等可再生的清潔能源是走出危機的根本之道。但是風能和太陽能都有隨機性和間歇性的特點，單獨使用風能或則太陽能，這些能量轉化為電能后接入電網會給電網造成很大的沖擊，為此，根據太陽能和風能在時間上的互補性，構建風光互補發電系統，減少系統發電功率的長期波動，但是風能和太陽能發電的短期波動仍然存在，這是我們保證新能源安全并網必須要解決的問題，同時在我國主網調度中，調峰是很重要的部分，必須要保證用戶的用電質量，所以調峰一直是電網需要重視并且不斷優化的問題。

近年來，許多學者將儲能引入風光互補系統中，對系統內能量進行可控管理。當電力系統中引入儲能環節后，需求側的管理可得到有效地實現，晝夜峰谷差也將進一步減小，從而平滑負荷曲線。尤其是在新能源技術快速發展的大背景下，儲能用于風力發電、太陽能發電等新能源發電，可有效解決新能源發電自身出力的隨機性、不可控等問題。

當前，用于平滑風光互補系統中的功率波動，主要有兩類方案：一是采用低通濾波器原理，將系統發出的功率經濾波后的值作為參考值，與實際發電功率進行比較，然后控制儲能系統吸收和放出電能，使得實際輸出功率值跟隨參考值。另一類是利用功率預測技術，對系統的風力發電功率和光伏發電功率進行預測，并且將預測值作為系統輸出功率的參考值，同樣利用儲能來平滑輸出功率波動。采用低通濾波器原理的這類方案主要是控制原理比較簡單，將輸出功率直接經低通濾波器得到功率參考值，如若不考慮電池荷電狀態，容易使得電池過充過放，降低其使用壽命，若考慮電池的荷電狀態，根據荷電狀態不斷調節低通濾波的時間常數，往往方法比較復雜，且計算量比較大。而利用預測技術的特點則是根據預測值對系統能量可提前做出調整，控制效果要好的多，但是最大程度上接近實際發電功率的預測值并不一定滿足電網對風光互補功率波動的要求，若直接將此值作為整定的參考值，雖可提前計劃，平抑效果也有所降低。對于調峰問題，國家主要采用的就是增加發電備用容量以應對公共電網負荷高峰壓力，這些備用一般由水力發電承擔，需要在負荷低谷時從電網吸收能量，吸水蓄能，在負荷高峰的時候放水發電，向電網放出能量，雖然也很有效，但這些備用裝置大部分時間是不工作的，有效利用率很低，嚴重的浪費了資源。因此如何充分利用新能源，在降低系統發電功率波動的同時對電網調峰做出貢獻，緩解電網壓力是我們日后需要努力的方向。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種將光伏發電環節嵌入風力發電環節當中，能夠平抑系統輸出功率波動和調節微電網內負荷的風光互補發電系統。

本發明為了解決上述技術問題采用以下技術方案：本發明設計了一種風光互補發電系統，包括雙饋風力發電機、背靠背變流器和升壓變壓器，雙饋風力發電機依次串聯背靠背變流器、升壓變壓器與外電網輸入端相連，背靠背變流器包括機側變流器、網側變流器，以及與機側變流器、網側變流器相并聯的電容；還包括光伏電池板和Boost升壓變換器，光伏電池板經Boost升壓變換器與背靠背變流器中的直流環節相并聯。

作為本發明的一種優選技術方案：還包括超級電容儲能裝置、控制模塊，以及分別與控制模塊相連接的第一Buck-boost雙向DC/DC變換器、電壓檢測裝置、電流檢測裝置、低通濾波器；其中，超級電容儲能裝置經第一Buck-boost雙向DC/DC變換器與背靠背變流器中的直流環節相并聯；電壓檢測裝置的檢測端和電流檢測裝置的檢測端分別與所述網測變流器面向升壓變壓器一側的并網結點相連接。

作為本發明的一種優選技術方案：還包括電池儲能裝置、第二Buck-boost雙向DC/DC變換器、并網控制器和并網開關；其中，電池儲能裝置經第二Buck-boost雙向DC/DC變換器與背靠背變流器中的直流環節相并聯；所述控制模塊分別與第二Buck-boost雙向DC/DC變換器、并網控制器相連接，同時，并網控制器與并網開關相連接，并網開關設置在所述電壓檢測裝置、電流檢測裝置所連并網結點與所述升壓變壓器之間，并網開關用于控制該并網結點與升壓變壓器之間電路的通斷。