[發明專利]一種風電并網運行系統

在審

• 申請號: 201710308468.0
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN106953364A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 劉瑩;王澤忠
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙)11548
• 代理人: 李靜

技術領域

本發明涉一種風電并網運行系統。

背景技術

當前，風力發電是可再生能源開發利用中技術最成熟、最具開發規模和最 具商業化發展前景的發電形式。由于其在減輕環境污染、調整能源結構、促進 可持續發展等方面的突出作用，風力發電是本世紀重要的綠色能源，是煤炭等 常規能源發電的重要替代能源之一。此外，風電和火電、水電及核電相比，建 設周期短、見效快，建設一個大型風電場只需要不到一年的時間，因此風電一 直是世界是增長最快的清潔能源，具有良好的發展前景。

在我國的一些區域電網中，風力發電已經成為主要的電力來源之一。包含 大規模風電接入的電網在峰谷調節、頻率控制、電壓控制、最大限度的發揮儲 能效力等環節具有其自身特性，傳統的調度自動化系統已經不能完全適應其調 度運行的需要。由于風電等可再生能源自身具有波動性、間歇性、反調峰性、 低可調度性等“不友好”的特點，對傳統的“發電跟蹤負荷”的電網調度方式 提出了挑戰。電源、電網和負荷三者間應進行協調互動，不僅有利于提高電力 系統的能量和功率動態平衡能力，也有利于實現大電網資源優化配置和能源綜 合利用效率的提升，是智能電網的重要發展方向。

目前市場上的主要風機機型為雙饋型和直驅型兩種，其中雙饋型風機占據 市場的主導份額。雙饋式風力發電機組在電網電壓不平衡時的有功和無功功率 支持能力，必須建立在能夠通過控制使得雙饋機組在電網電壓不平衡時也能順 利輸出有功和無功功率給定值的基礎上。該雙饋型風力發電機的并網過程主要 分兩步實現：第一步，啟動變流器對雙饋發電機進行勵磁以調整雙饋發電機定 子側電壓相位、頻率、幅值與電網電壓相位、頻率、幅值相一致；第二步，閉 合并網接觸器連通電網，實現并網過程。在第一步過程中，雙饋發電機定子側 電壓相位、頻率、幅值與電網電壓相位、頻率、幅值可以調整到比較接近，但 仍舊會有一些誤差，因此在第二步過程中并網接觸器閉合時會造成很大的沖擊電流。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種風電并網運行系統，通 過該系統，可以即時預測負荷功率及電網的波動情況，根據當前風力狀況，進 行自適應地發電，在并網運行時，能降低對電網的沖擊，可實現對電網的友好 地交互工作。

為了實現上述目的，本發明提供一種風電并網運行系統， 該系統包括：

風力發電機，用于將風能轉換成電能，其中該風力發電機采用雙饋電機；

風機電壓、電流、轉速采樣模塊，用于檢測電機運行時的電壓、電流和轉 速；

氣象信息采集模塊，用于實時采集風力發電機周邊氣象信息；

剎車卸能模塊，用于電機失速時剎車減速；

儲能模塊，包括蓄電池組，用于在未并網時，儲存電能；

微處理器，用于控制整個發電系統的運行；

并網電源逆變裝置，其用于將風力發電機并網至電網，所述并網電壓逆變 裝置包括：

整流模塊，其可將風力發電機的電壓整流為直流電壓；

斬波模塊，其可將所述直流電壓斬波為方波電壓；

正弦濾波模塊，其可將所述方波電壓濾波為正弦電壓；

變壓模塊，其可將所述正弦電壓變壓后輸出一個可輸入電網的轉換電壓；

可控開關模塊，其可導通或截止輸入至電網的所述轉換電壓；

該基于功率預測的風電并網運行系統還包括自動發電量控制(AGC)協調模 塊，基于氣象信息和電網信息，預測和控制風力發電機并網時的發電功率，該 模塊包括：

電網數據獲取單元，可從電網調度中心實時讀取電網量測數據；

電網數據分析單元，可對所述電網量測數據進行數據處理和質量判斷，判 斷電網所處的控制區間；

發電功率協調單元，由實時發電計劃獲得基點，并計算電網調節需求，并 按照協調控制策略進行調節功率分配，該發電功率協調單元與微處理器相連， 并通過微處理器向并網電源逆變裝置的驅動模塊發出指令，以控制功率輸出。

優選的，所述并網電壓逆變裝置還包括：

第一電壓測量模塊，其可測量電網的瞬時電壓，并輸出一個代表該瞬時電 壓的第一電壓信號；

第二電壓測量模塊，其可測量所述轉換電壓的瞬時電壓，并輸出一個代表 該瞬時電壓的第二電壓信號；

同期指示模塊，其可分別輸入電網的瞬時電壓和所述轉換電壓的瞬時電壓， 且所述同期指示模塊可輸出一個代表電網的電壓與所述轉換電壓同期的同期指 示信號；和