一種風電蓄能系統的製作方法
2023-12-10 05:31:21 1
專利名稱：一種風電蓄能系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電能蓄能系統，具體地說，是涉及一種風電蓄能系統。
背景技術：
目前我國大部分電網一般都基於大型集中式電站，通過已有的輸配電網絡向最終用戶供電，這種傳統模式能夠安全可靠地配送電力，但是隨著可再生能源發電比例需求的增加，電網的本質也正在發生著改變，因此，現在所面臨的問題是，隨著風電場所提供的能源比例日益增長，這些風電場一般都遠離人口聚集區，而供電目標主要為城市用電和工業用電進行供電，因此，為了確保這種新型電網能從各種形式的發電廠獲得電力，按需配送可靠電力，需要全面整合電網管理。基於此，如何發明一種風電蓄能系統，可以對風電產生的電能進行存儲，進而平衡整個電網負荷，實現風電場的順利併網，是本實用新型主要解決的問題。
發明內容本實用新型針對現有的蓄能系統，提供了一種風電蓄能系統，可以非常方便的存儲富餘電能，以及儲能裝置可以深度放電，可靠性高。為了解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案予以實現一種風電蓄能系統，包括控制模塊、變壓器模塊、濾波模塊、以及用於連接蓄能模塊的變流模塊，所述變壓器模塊包括N個變壓器抽頭，變壓器模塊一端連接外部交流電網， 另外一端通過變壓器抽頭與濾波模塊的一端連接，所述濾波模塊的另外一端連接變流模塊，所述控制模塊實時檢測蓄能模塊的電壓，發送用於選擇與濾波模塊相連接的變壓器抽頭的選擇指令至變壓器模塊，以及發送用於控制所述電流轉換控制指令至變流模塊，其中， η為大於2的整數。為了以較小的總電感量即可實現較理想的諧波抑制效果，所述的濾波模塊優選採用LCL濾波器。再進一步的，所述的變流模塊為AC-DC和DC-AC雙向變流模塊。，變流模塊接收控制器的控制指令，完成不同的功能充電時，選擇AC-DC整流模式工作，從而可以將交流電網中的交流電轉換為直流電並存儲；放電時，控制AC-DC逆變模式(即DC-AC)工作，從而可以將蓄能模塊中存儲的直流電轉換為交流電，釋放至電網中。又進一步的，所述的控制模塊為風電蓄能併網控制器，所述的風電蓄能系統還包括為所述電池蓄能併網控制器提供穩定工作電壓的UPS電源。與現有技術相比，本實用新型的優點和積極效果是本實用新型的風電蓄能系統具有如下功能和優點(1)可以實現對多種電池組(如磷酸鐵鋰電池、燃料電池、液流電池、鋰電池、超級電容)充放電；(2)可以實現對多種電池組(燃料電池、液流電池、超級電容等)深度充放電；[0013]( 3 )具有風電平衡的特點。將分布不均或斷斷續續的風電存儲起來，使風電等可再生能源的併網發電更趨穩定，讓清潔的「綠電」隨著城市用電實際需求的變化適時、適量的輸出，與傳統電網配合默契，提高光風力發電的實際價值；(4)具有電網輔助功能。儲能可以控制調節電力供求的不平衡，同時也適應於儲能技術的循環性能。利用電儲能技術，電力生產商可以將精力從調整電力輸出轉向如何以有成本效益的方式發電上來；(5)裝置回饋電網的電流接近正弦波，該裝置放電為恆功率放電，能精確測量裝置剩餘電量的容量。結合附圖閱讀本實用新型實施方式的詳細描述後，本實用新型的其他特點和優點將變得更加清楚。
圖1是本實用新型所提出的風電蓄能系統一種實施例的結構框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細地說明。實施例一，參見圖1所示，本實施例的一種風電蓄能系統，包括控制模塊P1、變壓器模塊P2、濾波模塊P3、變流模塊P4，所述的變流模塊P4可實現AC-DC整流模式和DC-AC 逆變模式(即AC-DC)雙向轉換，所述濾波模塊P3用於濾波及抑制諧波，所述變壓器模塊P2 包括η個變壓器抽頭U1，U1，…Un，其中η為大於2的整數，變壓器模塊P2的一端連接外部交流電網，另外一端通過變壓器抽頭te (x e η)與濾波模塊P3的一端連接，所述濾波模塊Ρ3的另外一端與變流模塊Ρ4連接，所述變流模塊Ρ4的另外一端連接蓄能模塊Ρ5，用於向Ρ5存儲電能或者將Ρ5中的直流電逆變入網。本裝置包括充電和放電兩個過程，對於鐵鋰電池等不能深度充放電的蓄能單元，根據蓄能模塊Ρ5電池種類及串並聯電壓等級，選擇適合的變壓器模塊抽頭，通過所述控制模塊Pl實時檢測蓄能模塊Ρ5的電壓，控制變流模塊 Ρ4工作在整流模式或者逆變模式，即可完成電池蓄能及併網放電。可根據風電場風力資源情況，當風力較大時實施蓄能，當風力較小時實施併網放電。當蓄能採用深度充放類型電池 (如燃料電池、超級電容、液流電池等)，系統工作需要分三種工作模式深度充電(蓄能模塊電壓低於放電最低電壓下充電)、深度放電(蓄能模塊電壓低於放電最低電壓下放電)及額定工作電壓範圍充放電。作為一個具體的實施例，某風電場蓄能模塊Ρ5採用三隻單堆規格為150DC，400A (額定工作電壓60-130VDC)液流電池串聯模式，採用自耦變壓器形式，詳細說明風電蓄能的具體實現過程。蓄能模塊P5的額定工作電壓為180-390VDC (三單堆串聯)。液流電池為典型的可深度充放電電池，所以該蓄能系統有三種工作模式深度充電(蓄能模塊電壓低於放電最低電壓下充電)、深度放電(蓄能模塊電壓低於放電最低電壓下放電)及額定工作電壓下充放電。根據蓄能模塊的最低額定電壓180VDC，計算出深度充放電與正常充放電閥值 180VDC所對應的自耦變壓器抽頭位置U1=180/(1.414*1. 1)=116V。液流電池單堆18VDC 以下可通過電解液快速自放電，所以本蓄能模塊自放電電壓為MVDC。選擇系統深度放電電壓下限為45VDC可滿足要求。計算出對應的自耦變壓器最低輸出電壓抽頭位置U3=45/ (1.414*1. 1)=29V0根據AC-DC變流器要求輸出電壓合理倍數為2左右。所以自耦變壓器輸出抽頭Ul與U3之間還需設置一U2=58V抽頭(U1/U2=U2/U3=2)，因此，自耦變壓器模塊P2 輸出有三抽頭:116V, 58V, 29V。第一種工作模式為深度充電模式所述控制模塊Pl檢測蓄能模塊P5電壓，控制變壓器模塊P2選擇U3抽頭，所述控制模Pl控制變流模塊P4以整流模式工作，電池模塊P5 充電至90DC，所述控制模塊Pl控制選擇變壓器模塊U2抽頭輸出(斷開U3抽頭)，電池模塊繼續充電至180VDC，預充電完成。第二種工作模式為額定電壓範圍充放電本方式為該系統的主要工作方式，所述控制模塊Pl檢測蓄能模塊P5電壓，控制變壓器模塊P2選擇Ul抽頭(U2、U3斷開)，根據風電場風力檢測及控制策略，所述控制模塊Pl控制變流模塊P4以整流模式或者逆變模式工作，所述控制模塊控制蓄能模塊充電蓄能或者併網放電。所述控制模塊Pl控制充放電電壓範圍180-390VDC，充放電方式可選擇恆流、恆壓、恆功率等。第三種工作模式為深度放電模式所述控制模塊Pl檢測蓄能模塊P5電壓，控制變壓器模塊P2選擇U2抽頭(Ul斷開)，所述控制模Pl控制變流模塊P4以逆變模式工作，電池模塊P5放電至90DC，所述控制模塊Pl控制選擇變壓器模塊Ul抽頭輸出(斷開U2抽頭)，電池模塊繼續放電至45VDC，完成深度放電。為了以較小的總電感量即可實現較理想的濾波及諧波抑制效果，所述的濾波模塊 P3優選採用LCL濾波器。所述的變流模塊為AC-DC和DC-AC雙向變流模塊。，變流模塊接收控制器的控制指令，完成不同的功能充電時，選擇AC-DC整流模式工作，從而可以將交流電網中的交流電轉換為直流電並存儲；放電時，控制AC-DC逆變模式工作，從而可以將蓄能模塊中存儲的直流電轉換為交流電，釋放至電網中。所述的控制模塊Pl為電池蓄能併網控制器，所述的風電池蓄能系統還包括為所述電池蓄能併網控制器提供穩定工作電壓的UPS電源。所述的蓄能模塊P5 —般為電池組，比如，可以採用燃料電池、液流電池、超級電容等其中的一種。本實用新型的風電蓄能系統適用於各種需要動態儲能的場合，可通過電池存儲富餘電能，並在電能不足時將電能逆變後併網發電，通過一系列變換，以標準工頻正弦波的形式回饋電網，在微網中能起到應急獨立逆變作用，且本裝置在具有節能、深度充放電、對電網無汙染、可靠性高、可控性強等優點，具有廣闊的實用前景。當然，上述說明並非是對本實用新型的限制，本實用新型也並不僅限於上述舉例， 本技術領域的普通技術人員在本實用新型的實質範圍內所做出的變化、改型、添加或替換， 也應屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種風電蓄能系統，其特徵在於包括控制模塊、變壓器模塊、濾波模塊、以及用於連接外部蓄能模塊的變流模塊，所述變壓器模塊包括Π個變壓器抽頭，變壓器模塊一端連接外部交流電網，另外一端通過變壓器抽頭與濾波模塊的一端連接，所述濾波模塊的另外一端連接變流模塊，所述控制模塊實時檢測蓄能模塊的電壓，發送用於選擇與濾波模塊相連接的變壓器抽頭的選擇指令至變壓器模塊，以及發送用於控制所述電流轉換模塊的控制指令至變流模塊，其中，η為大於2的整數。
2.根據權利要求1所述的風電蓄能系統，其特徵在於所述的濾波模塊為LCL濾波器。
3.根據權利要求1或2所述的風電蓄能系統，其特徵在於所述的變流模塊為AC-DC和 DC-AC雙向變流模塊。
4.根據權利要求3所述的風電蓄能系統，其特徵在於所述的控制模塊為電池蓄能併網控制器。
5.根據權利要求4所述的風電蓄能系統，其特徵在於還包括為所述電池蓄能併網控制器提供工作電壓的UPS電源。
專利摘要本實用新型公開了一種風電蓄能系統，包括控制模塊、變壓器模塊、濾波模塊、AC-DC變流模塊，所述變壓器模塊包括n個變壓器抽頭，變壓器模塊一端連接外部交流電網，另外一端通過變壓器抽頭與濾波模塊的一端連接，所述濾波模塊的另外一端通過與變流模塊連接，所述變流模塊另外一端連接蓄能模塊，控制模塊實時檢測蓄能模塊的電壓，發送用於選擇與濾波模塊相連接的變壓器抽頭的選擇指令至變壓器模塊，以及發送用於控制所述電流轉換模塊的控制指令至變流模塊。本裝置具有節能、深度充放電、對電網無汙染、可靠性高、可控性強等優點。
文檔編號H02J7/00GK202121330SQ20112022398
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月29日 優先權日2011年6月29日
發明者唐功友, 張希凡, 張文武, 段俊勇 申請人:張文武