[發明專利]一種風光一體化大功率并網系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201910949475.8
• 申請日: 2019-10-08
• 公開（公告）號: CN112636383B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 陳小剛;汪令祥;吳玉楊;李厚濤
• 申請（專利權）人: 陽光電源股份有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 錢娜

本發明提供的風光一體化大功率并網系統及其控制方法，其光伏陣列通過第二直流開關，與直流母線上第一直流開關后級的m個網側模組相連；即光伏陣列與風力發電機組共用該m個網側模組進行逆變濾波，以減小系統的成本，提高整個系統的可利用小時數。并且，其系統控制器能夠根據風光一體化大功率并網系統的風況狀態和輻照狀態，確定n個與直流母線直接相連的網側模組和/或另外m個通過第一直流開關與直流母線相連的網側模組是否投入運行；因此，當風況及光照均不好的情況下，可以僅通過這兩種網側模組中一種網側模組的運行來實現系統并網發電，而另外一種網側模組并不投入運行，進而減少了該情況下網側模組的運行數量，減小損耗，提高系統效率。

技術領域

本發明涉及風光一體化技術領域，特別涉及一種風光一體化大功率并網系統及其控制方法。

背景技術

目前風機變流器的功率越來越大，很多單機組功率已達到4MW甚至更高，因受技術發展路線的限制以及器件應力的限制，現有的風力發電并網系統一般采用內部模組并聯的方案，如圖1所示，一般而言全功率機組中網側變流器與機側變流器內的并聯模組數量相等。其機側變流器內的模組包括相應的濾波器和AC/DC變換電路，其網側變流器內的模組包括相應的濾波器和DC/AC變換電路。網側變流器的各個輸出端并聯，并通過并網開關和變壓器接入電網的輸電線。

然而實際應用情況下，風場中的風況并不能保證時刻滿足并網要求，同時為了充分利用現場土地資源，考慮采用風光互補輸出技術，即采用一定容量的光伏發電并網系統來對其進行輸出電能的補充。目前常用的風光互補輸出拓撲如圖2a所示，由圖2a可以發現，其光伏發電支路和風力發電支路在集電站實現并聯，而在集電站之前，兩個發電支路則是相互獨立的，整個系統的成本相對較高。

為了降低成本，現有技術中還存在另外一種方案，如圖2b所示，其光伏和風能發電系統共用網側變流器，使得風光互補在成本上的優勢能夠進一步發揮出來。但是，當風況及光照均不好的情況下，系統并網發電的損耗高、效率低。

發明內容

本發明提供一種風光一體化大功率并網系統及其控制方法，以解決現有技術在風況及光照均不好的情況下系統并網發電所導致的損耗高和效率低的問題。

為實現上述目的，本申請提供的技術方案如下：

本發明第一方面提供了一種風光一體化大功率并網系統，包括：風力發電機組、機側變流器、網側變流器、光伏陣列、第一直流開關、第二直流開關及系統控制器；其中：

所述機側變流器包括多個機側模組，所述網側變流器包括m+n個網側模組；m和n均為正整數；

各個機側模組的交流側并聯至所述風力發電機組的輸出端；

各個機側模組的直流側并聯于直流母線；

全部網側模組中的n個網側模組的直流側并聯于所述直流母線；

全部網側模組中的另外m個網側模組的直流側，均通過所述第一直流開關連接所述直流母線，并均通過所述第二直流開關連接所述光伏陣列的輸出端；

所述系統控制器分別與各個機側模組、各個網側模組、所述第一直流開關及所述第二直流開關的控制端相連，用于根據所述風光一體化大功率并網系統的風況狀態和輻照狀態，確定n個與所述直流母線直接相連的網側模組和/或另外m個通過第一直流開關與所述直流母線相連的網側模組是否投入運行。

優選的，所述機側模組的個數為m+n。

優選的，m的取值與所述光伏陣列的容量滿足預設關系。

優選的，還包括：

設置于所述光伏陣列的輸出端與所述第二直流開關之間的升壓電路。

優選的，還包括：并網開關及并網變壓器；