[发明专利]双向耦合新能源同步机系统及运行方法

权利要求书

1.一种双向耦合新能源同步机系统，包括：新能源发电单元、双向耦合新能源同步机装置、测控保护装置、场站级管理系统、负载和电网；其特征在于：所述双向耦合新能源同步机装置包括通过机械耦合装置同轴联接的新能源侧电机和电网侧电机，所述新能源发电单元驱动所述新能源侧电机，所述新能源侧电机通过所述机械耦合装置驱动所述电网侧电机；所述场站级管理系统实时监测所述新能源发电单元和所述电网的运行状态，以协调所述新能源发电单元的出力；所述测控保护装置接收所述场站级管理系统监测得到的信息，并对所述双向耦合新能源同步机装置的运行及模式转换进行控制；所述双向耦合新能源同步机系统可运行于发电、调相和反向三种模式。

2.根据权利要求1所述的一种双向耦合新能源同步机系统，其特征在于：所述新能发电单元由数个新能源发电集群组成，包括新能源发电机组、变流器和升压变压器，所述新能源发电机组包括风力发电机、光伏板和储能电池。

3.根据权利要求1所述的一种双向耦合新能源同步机系统，其特征在于：所述新能源侧电机和电网侧电机均可运行于电动或发电模式。

4.根据权利要求1所述的一种双向耦合新能源同步机系统，其特征在于：所述新能源侧电机为直流电机或同步机，所述电网侧电机为同步机。

5.根据权利要求1所述的一种双向耦合新能源同步机系统，其特征在于：所述测控保护装置下发控制指令对新能源发电单元的机组功率、励磁以及所述机械耦合装置的操作进行控制。

6.根据权利要求1所述的一种双向耦合新能源同步机系统，其特征在于：所述机械耦合装置上安装质量块和飞轮。

7.根据权利要求1所述的一种双向耦合新能源同步机系统，其特征在于：在所述发电模式下，所述双向耦合新能源同步机向所述电网传输有功功率，同时接收所述测控保护装置发出的无功指令为所述电网提供一定的无功补偿。

8.根据权利要求1所述的一种双向耦合新能源同步机系统，其特征在于：在所述调相模式下，所述双向耦合新能源同步机作为调相机，仅用于为所述电网提供动态无功支撑，消耗少量的空载损耗。

9.根据权利要求1所述的一种双向耦合新能源同步机系统，其特征在于：在所述反向模式下，所述测控保护装置调节控制所述双向耦合新能源同步机两端的相位差使潮流反向，使得功率从所述电网流向所述新能源发电单元、所述新能源发电单元中的储能单元存储功率。

10.一种权利要求1-9任一项所述的一种双向耦合新能源同步机系统的运行方法，其特征在于：

场站级管理系统判断新能源发电单元出力是否正常，如新能源发电单元出力正常，则正常对外送出功率，双向耦合新能源同步机处于发电模式；如果新能源发电单元出力不足，则判断储能电量是否充足；

如果储能电量充足，则双向耦合新能源同步机处于调相模式；如果储能电量不足，则判断电网电量是否充足；

如果电网电量充足，则双向耦合新能源同步机启动反向模式；如果电网电量不足，此时如电网运行需要电压支撑且可以满足双向耦合新能源同步机约5％的空载损耗，则双向耦合新能源同步机可运行于调相模式，且具有更高的优先级，否则需切机切负荷以保证系统频率稳定。