一種互聯型分布式風光互補發電系統的製作方法

2023-05-08 17:17:56

一種互聯型分布式風光互補發電系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種互聯型分布式風光互補發電系統，包括風力發電機組、太陽能電池方陣、總控制器、蓄電池組、逆變器、洩荷器和供電分配控制開關，所述的風力發電機組、太陽能電池方陣、蓄電池組和逆變器均與總控制器連接，所述的洩荷器連接蓄電池組，所述的供電分配控制開關的一端連接逆變器，另一端連接負載，市電電網直接連接供電分配控制開關或者通過總控制器與蓄電池組連接。與現有技術相比，本發明不需要使用大量蓄電池即可實現不間斷供電，大大降低投資成本，同時可離網獨立運行，也可併網運行。
【專利說明】一種互聯型分布式風光互補發電系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種風光互補發電系統，尤其是涉及一種互聯型分布式風光互補發電系統。

【背景技術】
[0002]風能、太陽能是可再生的潔淨能源，不消耗資源，不汙染環境；是快速走向枯竭的化石類能源的最好的替代能源之一；充分開發利用可再生能源，是保護環境和實施可持續發展戰略的重要途徑。
[0003]目前在風能、太陽能資源豐富且已有電網的地區，有許多單位，雖然所用電網電力充足，而且有自備發電設備，但是為了大力發發展綠色能源，為保護環境和社會可持續發展做出貢獻，希望探索利用當地的風能和太陽能發電，解決單位一部分用電，能參與風能、太陽能的開發利用，開創非電力企業開發利用風電、太陽能發電的示範，為風電產業開劈更加廣泛的發展新途徑。
[0004]我國的風力發電系統按照與電網的關係分類，劃分為併網型和離網型兩類。我國為併網型和離網型風力發電機設備分別制定了不同的技術標準。例如離網型風力發電機組執行的是GB/T19068.1-2003《離網型風力發電機組第一部分:技術條件》。而併網型風力發電機組執行的是GB/T79960.1-2005《風力發電機組第I部分:通用技術條件》。
[0005]我國為區分併網型和離網型風力發電機設備不同的技術標準，國標採用不同的命名方式，離網型風力發電設備的所有的技術標準命名時均冠有「離網型」定語，而併網型風力發電設備的所有的技術標準命名時均省略定語。例如上述兩部技術標準的命名方法。
[0006]離網型風力發電系統
[0007]風力發電機系統與電力系統的電網相互分離而獨立運行，風力發電機產生的電能作為用戶自備電源使用的，這種風力發電系統稱之為獨立運行的離網型風力發電系統，使用的風機為離網型風力發電機組。
[0008]目前一般中小功率風力發電機組產生的電能並不通過變電設備併入電網，而是組成一個獨立運行的發電和供電網絡系統一離網型獨立運行的風力、風光互補發電系統。包擴獨立運行的風力發電系統、風光互補發電系統、風力發電提水系統、風力發電提水與發電兩用系統等……。
[0009]獨立運行的離網型風力、風光互補發電系統以中、小功率的風力發電機為主體，在無電區建設戶用或村落用發電系統，是無電區的用戶的自用電源。包括一些正在城市市場和國際市場興起離網型風光互補路燈等。
[0010]中國是中小風機的第一大國，無論品種、生產數量、質量以及幾十萬臺的裝機容量，均為世界第一。
[0011 ] 獨立運行的離網型風力、風光互補發電系統中的中小功率的風力發電機組可以是一臺，也可以是數量不等的多臺中小功率的風力發電機組。
[0012]併網型風力發電機系統
[0013]風力發電機組產生的電能通過變電設備併入電網，成為電力系統的一個組成部分稱之為併網型風力發電系統。
[0014]建有兩臺以上的併網風力發電機的風力發電站叫做風力發電場，簡稱風電場(或風場)。風力發電場又可分為集中式和分布式二種方式。
[0015]集中式風電場:
[0016]集中式是指在風能資源非常好的地區，集中建設多臺大型風力發電機組，共同併入電網，並將電力輸送給大電網，是電網電力的電源之一，稱之為風電場，採用併網型風力發電機組發電。
[0017]分布式風電場:
[0018]分布式風電場則是在風資源較為豐富，但已有電力電網的地區。在用戶端建設風電場，既能向電網送電，也能向用戶供電的雙向電源，稱之為分布式風電電源，以此種風電場既區別多颱風機集中發電的風電場，也區別於單純獨立運行的自備電源的方式，能減少對電網的衝擊。
[0019]分布式風電場是以資源、環境效益最大化確定方式和容量的系統，將用戶多種能源需求，以及資源配置狀況進行系統整合優化，採用需求應對式設計和模塊化配置的新型能源系統，規模相對較小，配置靈活，在歐洲應用很普遍。


【發明內容】

[0020]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種互聯型分布式風光互補發電系統，該系統不需要使用大量蓄電池即可實現不間斷供電，大大降低投資成本，同時可離網獨立運行，也可併網運行。
[0021]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0022]一種互聯型分布式風光互補發電系統，包括風力發電機組、太陽能電池方陣、總控制器、蓄電池組、逆變器、洩荷器和供電分配控制開關，所述的風力發電機組、太陽能電池方陣、蓄電池組和逆變器均與總控制器連接，所述的洩荷器連接蓄電池組，所述的供電分配控制開關的一端連接逆變器，另一端連接負載，市電電網直接連接供電分配控制開關或者通過總控制器與蓄電池組連接；
[0023]風力發電機組和太陽能電池方陣正常工作時，通過總控制器向蓄電池組充電，當蓄電池組的當前電壓值高於預設電壓時，風力發電機組和太陽能電池方陣則通過總控制器經由逆變器、供電分配控制開關直接向負載供電；
[0024]風力發電機組和太陽能電池方陣無法正常工作時，且蓄電池組的當前電壓值低於預設電壓，則通過市電電網向蓄電池組充電，同時蓄電池組經由逆變器、供電分配控制開關向負載供電；
[0025]當所述的風光互補發電系統故障時，市電電網直接通過供電分配控制開關向負載供電。
[0026]所述的風力發電機組為50kW?1.5MW的永磁直驅式風力發電機組。
[0027]所述的蓄電池組採用多個2V的3000Ah蓄電池，串聯構成380V的蓄電池組。
[0028]所述的洩荷器為電阻型300kW的洩荷器。
[0029]該風光互補發電系統還包括併網控制電路，通過該併網控制電路實現與市電電網併網運行。
[0030]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0031]1、本系統是綠色能源。
[0032]在有風和有陽光時，本系統提供風電和光電，屬潔淨可再生能源也就是人們常說的綠色能源。
[0033]2、能不間斷供電。
[0034]由於電網電力作為備用能源，當蓄電池電壓低於預設點時，電網向蓄電池充電，待到蓄電池充電達到高電壓預設值時，電網關閉。所以無論何時，系統逆變器總能向負載送電。成為在線式不間斷供電電源。因此本系統無需使用大量蓄電池存儲電能，以備無風或陰天時使用。蓄電池就可以配得很少，大大節約了初期投資，同時也延長了蓄電池的壽命。
[0035]3、本系統是獨立的自備電源，可以離網運行，無需獲得行政審批。
[0036]本系統的風光互補發電系統僅向用戶負載供電，是獨立的自備電源。並不是電網的支路，所以不同於併網風電系統。併網風電系統是先將系統發出的電力併入電網，再由電網送往用戶。是電網系統的一個分支。
[0037]本系統雖然與電網互聯，但電網只是在風力不足，光強不夠時，才以後備電源方式為負載供電。
[0038]4、需要時可入網，與公共電網併網運行
[0039]同時如果用戶能獲得併網許可，本系統可以加裝併網控制電路，與電網併網，實現雙向供電能力。或者直接將系統中的離網型逆變器，設計成雙向併網型逆變器，也可以實現雙向供電能力。
[0040]本系統就近利用現有輸變電線路為電網供電，不但可以減少投資，而且可以大大減少建設周期，大大提高經濟效益。
[0041]5、功率範圍極寬
[0042]本系統功率範圍非常寬，可以根據用戶需要進行個性化設計，從1000W-3麗之間可靈活選取。本系統的風光互補發電系統是以50kW?1.5MW永磁直驅式風機組及太陽電池方陣為單個功率單元，由多個功率單元積木式模塊化組合，各功率單元直流並聯後，經智能控制器調控，再由同一臺併網逆變器將電能併入電網，形成多種功率風光互補發電系統。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1為本發明的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0044]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0045]實施例
[0046]如圖1所示，一種互聯型分布式風光互補發電系統，包括風力發電機組1、太陽能電池方陣2、總控制器3、蓄電池組4、逆變器5、洩荷器6和供電分配控制開關7。風力發電機組1、太陽能電池方陣2、蓄電池組4和逆變器5均與總控制器3連接，洩荷器6連接蓄電池組4，供電分配控制開關7的一端連接逆變器5，另一端通過負荷配電櫃8連接負載，當風力發電機組I和太陽能電池方陣2正常工作時，通過總控制器3向蓄電池組4充電，當蓄電池組4的當前電壓值高於預設電壓時，風力發電機組I和太陽能電池方陣2則通過總控制器3經由逆變器5、供電分配控制開關7向負載供電，具體的負載分配可以由負荷配電櫃8完成。
[0047]市電電網9直接連接供電分配控制開關7或者通過總控制器3與蓄電池組4連接，當風力發電機組I和太陽能電池方陣2無法正常工作時，且蓄電池組4的當前電壓值低於預設電壓，則通過市電電網9向蓄電池組4充電，同時蓄電池組4經由逆變器5、供電分配控制開關7向負載供電。
[0048]而當所述的風光互補發電系統故障時，可直接接入市電電網9，由市電電網9直接通過供電分配控制開關7向負載供電。
[0049]本發明的主要技術指標為:
[0050]I)功率 300KW。
[0051]2)系統額定電壓:380V.
[0052]3)系統控制:
[0053]系統使用可編程控制器(PLC)能對系統運行、整流器整流、最大功率跟蹤、進行智能化統一管理和控制。
[0054]4)對環境的要求
[0055]室外溫度:_25°C?+45°C ;室內溫度:0°C?+40°C ;空氣相對溼度不超過90 %(250C ±5°C);海拔高度不超過2000m。
[0056]5)對風能、太陽能資源的要求
[0057]a)當地年平均風速大於4.5m/s系統可使用區；
[0058]b)當地年平均風速(V):V彡5m/s為良好使用區；
[0059]c)V ^ 5.5m/s為非常好的使用地區。
[0060]所採用的相關設備的參數為如下:
[0061]1、風力發電機組
[0062]生產企業:上海萬德風力發電股份有限公司
[0063]型號:FD13_50/12型
[0064]風輪直徑:13m
[0065]葉片數量:3隻
[0066]葉片材料:木芯玻璃纖維環氧塗覆
[0067]調速方式:失速
[0068]額定風速:12m/s
[0069]切入風速:3.5m/s
[0070]工作風速範圍:3m/s_25m/s
[0071]額定功率:50kW
[0072]輸出電壓:AC380V
[0073]發電機型式:三相稀土永磁同步發電機
[0074]2、總控制器
[0075]採用FK-300型300kW系統總控制櫃，將各種電子設備和電子元器件安裝在一個防護用的櫃形結構內的電控設備，所以稱為控制櫃。本系統總控制器具有整流、充電、放電、保護以及進行市電與風光電源供電的切換控制等。所有功能均由可編程控制器(PLC)程序化自動化實施。
[0076]生產企業:上海萬德風力發電股份有限公司
[0077]型號:FK-300型
[0078]輸入電壓:AC220V-450V;
[0079]輸入功率:最大功率350kW ；
[0080]輸出功率:300kW
[0081 ]輸出電壓:DC320V_620V ；
[0082]4、離網逆變器(可購買專業生產廠的成熟產品)
[0083]輸入電壓:DC180V-450V;
[0084]輸出功率:300kW
[0085]輸出電壓:AC380V;
[0086]5、供電分配控制開關
[0087]在總控制器的指令下，實現電網與風光互補發電系統的有序切換。
[0088]生產企業:上海萬德風力發電股份有限公司
[0089]6、太陽能電池方陣
[0090]由外購的150kW太陽電池組件組成輸出電壓為380V的光伏發電方陣。
[0091]7、蓄電池
[0092]採用單體2V的3000Ah蓄電池，串聯成380V電池組。
[0093]8、洩荷器
[0094]電阻型300kw洩荷器。
【權利要求】
1.一種互聯型分布式風光互補發電系統，其特徵在於，包括風力發電機組、太陽能電池方陣、總控制器、蓄電池組、逆變器、洩荷器和供電分配控制開關，所述的風力發電機組、太陽能電池方陣、蓄電池組和逆變器均與總控制器連接，所述的洩荷器連接蓄電池組，所述的供電分配控制開關的一端連接逆變器，另一端連接負載，市電電網直接連接供電分配控制開關或者通過總控制器與蓄電池組連接； 風力發電機組和太陽能電池方陣正常工作時，通過總控制器向蓄電池組充電，當蓄電池組的當前電壓值高於預設電壓時，風力發電機組和太陽能電池方陣則通過總控制器經由逆變器、供電分配控制開關直接向負載供電； 風力發電機組和太陽能電池方陣無法正常工作時，且蓄電池組的當前電壓值低於預設電壓，則通過市電電網向蓄電池組充電，同時蓄電池組經由逆變器、供電分配控制開關向負載供電； 當所述的風光互補發電系統故障時，市電電網直接通過供電分配控制開關向負載供電。
2.根據權利要求1所述的一種互聯型分布式風光互補發電系統，其特徵在於，所述的風力發電機組為50kW?1.5MW的永磁直驅式風力發電機組。
3.根據權利要求1所述的一種互聯型分布式風光互補發電系統，其特徵在於，所述的蓄電池組採用多個2V的3000Ah蓄電池，串聯構成380V的蓄電池組。
4.根據權利要求1所述的一種互聯型分布式風光互補發電系統，其特徵在於，所述的洩荷器為電阻型300kW的洩荷器。
5.根據權利要求1所述的一種互聯型分布式風光互補發電系統，其特徵在於，該風光互補發電系統還包括併網控制電路，通過該併網控制電路實現與市電電網併網運行。
【文檔編號】H02J7/00GK104348207SQ201310340738
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月6日 優先權日:2013年8月6日
【發明者】呂先明 申請人:上海萬德風力發電股份有限公司