[发明专利]风力发电并网储能调节装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电并网储能调节装置。

背景技术

由于风的随机性、间歇性和不可控性，传统风力发电向电网输送绿色电力时对电网安全、稳定性、调度等方面会造成诸多不良影响。因风速变化、风机投切、风湍流等引起的电压波动和闪变，会导致电网电压稳定性变差；在风速过大的情况下，风机由于安全保护导致发电功率的损失，在薄弱电网易于引起瞬间电压跌落和工频波动，影响电网的安全；电网瞬时出现电压闪变的情况下，传统风力发电技术无法实现低压穿越功能，导致风机由于过电流保护而切机脱网，大面积风机突然停止发电，从而影响电网频率，引起电网安全问题；传统风力发电技术采用风功率预测手段对风场出力进行预测，并由此安排电网的调度和发电计划，与传统发电厂发电方式不同，风力实发电力与计划安排存在一定误差，通常通过传统调度方式(旋转备份等)进行补偿，导致电网效率下降；传统风力发电技术由于其预测的不准确性，无法实现旋转备份、惯性等相应功能。

风电场对电网频率的影响主要由风电场容量占系统总容量的比例决定。风电场通常位于距电力主系统和负荷中心较远的偏远地区或沿海岛屿，与相对较为薄弱的电网相连。当风电场容量较小时，其特性对电力系统的影响并不显著，但随着风电场容量在系统中所占比例的增加，风电场对系统的影响愈加显著。其输出功率的随机波动性对电网频率的影响也会比较显著，进而影响电网的电能质量和系统中频率敏感负荷的正常工作。

近年来，随着风机装机容量的不断增加，在电网中的比例逐步提升，局部甚至出现风力发电份额大于三分之一以上情况，风电场并网发电对电网的影响加剧，风电接入成为行业亟待解决的问题，风力发电并网调节技术成为研究的热点

发明内容

针对前述传统风力发电存在的技术缺陷，本发明所要解决的技术问题是提出一种风力发电并网储能调节装置，通过双向逆变器对锂离子电池组的功率或相位等的控制，实现风力发电机在并网点的电压、功率稳定输出的目的，使风电场(或风机)具备低压穿越、工频调节、旋转备份、电力调度等功能。利用本发明，可有效改善由风的随机、间歇和不可控性引起的风电场各种并网问题，保护风电场风电机组的安全运行，提高风电场的利用率，降低风电场并网对电网的诸多不良影响。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种风力发电储能调节装置，包括一个或多个锂离子电池组系统、中央储能控制系统以及一个或多个双向逆变器，风电机组的信号控制端连接中央储能控制系统；中央储能控制系统连接一个或多个锂离子电池组系统和一个或多个并网双向逆变器；锂离子电池组系统功率输出侧与并网双向逆变器相连接；并网双向逆变器通过锁相、锁频或调幅控制策略对风电机组的功率输出进行补偿或吸收；中央储能控制系统与锂离子电池组系统的电池管理系统进行相互通信，同时接收来自风电机组检测所得的电压和电流信号以及电网的电压和电流信号，并经控制策略运算与决策，对并网双向逆变器进行控制，进而实现锂离子电池组系统充放电控制。

优选地，本发明前述风力发电储能调节装置中，一个或多个风电机组的功率输出端直接，或间接经变压器，与并网双向逆变器的输出端并联；一个或多个风电机组的信号控制端与中央储能控制系统的信号输入端并联。

优选地，本发明前述风力发电储能调节装置中，中央储能控制系统构成独立控制单元或置入双向逆变器、锂离子电池管理系统中，通过电网、风机或风电场、双向逆变器、锂离子电池组的检测信号以及调度信息，对锂离子电池组的功率输出进行有效控制。

优选地，本发明前述风力发电储能调节装置中，其接入风场的方式包括接入风机交流输出侧和接入位于风机集流后的高压侧。

优选地，本发明前述风力发电储能调节装置中，锂离子电池系统由锂离子电池组和电池管理系统组成，电池管理系统通过对锂离子电池组电流、电压、温度的检测，实现电池组状态管理、均衡管理和安全保护功能，并与中央储能控制系统信息通信。

使用本发明前述风力发电储能调节装置，中央储能控制系统能根据电网频率的变化和波动以及调度信息，通过控制锂离子电池的输出或输入功率与风机输出功率的预测和控制，实现一个风机或多个并网点输出功率在一定时间段上升或者下降，实现电网工频控制。

使用本发明前述风力发电储能调节装置，中央储能控制系统能根据电网调度信息，通过控制锂离子电池的输出或输入功率和风机输出功率的预测和控制，为电网提供一定时间的发电备份。