[发明专利]储能式液压型风力发电机组一次调频系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种储能式液压型风力发电机组一次调频系统及控制方法，所述一次调频系统包括：风轮、联轴器、定量泵、电机、比例节流阀、溢流阀、单向阀、液压油箱、变量马达、液压蓄能器子系统及其安全阀组、励磁同步发电机、并网柜、一次调频控制器、压力传感器、流量传感器、转速转矩传感器以及液压管路。所述控制方法是：在机组运行过程中，针对电网频率的瞬时动态波动，利用液压马达储能子系统实现对液压型风力发电机组输出频率的动态平衡。本发明在机组运行过程中，液压蓄能子系统相较于风力机的惯性储能，存储的能量更多，承受更大范围的电网频率波动，最大限度保持机组并网稳定运行。

主权项

1.一种储能式液压型风力发电机组一次调频系统，包括风轮(1)、风速风向仪(2)、第一联轴器(3)、第一转速转矩传感器(4)、低速大排量液压泵(5)、第一溢流阀(6)、单向阀(7)、第二溢流阀(8)、液压定量补油泵(9)、电机(10)、液压油箱(11)、流量传感器(12)、比例节流阀(13)、变量马达(14)、第一转速传感器(15)、第二转速转矩传感器(16)、第二转速传感器(17)、第二联轴器(3.1)、液压泵/马达(18)、压力传感器(19)、气囊式蓄能器(20)、活塞式蓄能器(21)、氮气瓶组(22)、第三转速转矩传感器(23)、第三联轴器(3.2)、励磁同步发电机(24)、并网柜(25)、一次调频控制器(26)及液压管路；其特征在于：所述风轮(1)在风能的作用下通过第一联轴器(3)驱动低速大排量液压泵(5)转动向液压型风力发电机组系统中的量变马达(14)供高压油；低速大排量液压泵(5)出油口顺序连接第一溢流阀(6)的进油口和比例节流阀(13)的进油口；电机(10)与液压定量补油泵(9)相连；液压定量补油泵(9)的出油口分别与单向阀(7)的进油口、第二溢流阀(8)的进油口、第一溢流阀(6)的出油口和低速大排量液压泵(5)的进油口连接，液压定量补油泵(9)的进油口和第二溢流阀(8)的出油口与液压油箱连接；单向阀(7)的出油口与比例节流阀(13)的进油口连接，液压油经过比例节流阀(13)的出油口流至变量马达(14)的进油口，变量马达(14)通过第二联轴器(3.1)与液压泵/马达(18)连接；变量泵/马达(18)一端与气囊式蓄能器(20)、活塞式蓄能器(21)以及氮气瓶组(22)连接，另一端通过第三联轴器(3.2)与励磁同步发电机(24)相连接；励磁同步发电机(24)与并网柜(25)连接；所述风轮(1)在风能的作用下驱动低速大排量液压泵(5)转动，油液一路经第一溢流阀(6)在系统压力过高时打开，实现油液的流通，防止系统因压力过高而受到损坏；一路流经比例节流阀(13)驱动液压泵/马达(18)转动后，经油路L2流到低速大排量液压泵(5)的进油口，形成液压闭式控制回路；比例节流阀(13)通过调节阀口开度大小实现对变量马达(14)输出转速的调整；单向阀(7)、第二溢流阀(8)、液压定量补油泵(9)以及电机(10)组成一个液压补油系统，及时补充液压系统中泄漏的液压油，进而保持液压系统持续工作，同时也能为液压系统中的液压油降温，提高液压元件工作性能；单向阀(7)能够防止液压油液出现反方向回流，第二溢流阀(8)的作用也是在系统压力过高时打开，实现油液的流通，能够防止系统因压力过高而受到损坏；所述液压泵/马达(18)在变量马达(14)的推动下开始转动，进而通过第三联轴器(3.2)推动励磁同步发电机(24)转动实现液压型风力发电机组的发电，励磁同步发电机(24)通过与并网柜相连接，将机组发出来的电量并入电网之中，进而完成风电并网过程；气囊式蓄能器(20)、活塞式蓄能器(21)和氮气瓶组(22)与液压泵/马达(18)作用，能够在风力较大或者电网发生故障造成电网电压跌落时，吸收由风能转化而来的多余的液压能，并将其存储起来；在风力不足时，能够释放存储的液压能推动液压泵/马达(18)转动，从而确保液压泵/马达(18)的输出转速是恒定值，能够实现对液压型风电机组的一次调频，同时也能够提高机组所发电频率的稳定性；所述风速风向仪(2)安装在塔筒上实时监测风速，第一转速转矩传感器(4)、第二转速转矩传感器(16)和第三转速转矩传感器(23)分别安装在第一第三联轴器(3)、第二联轴器(3.1)和第三联轴器(3.2)上，分别用于监测低速大排量液压泵(5)、变量马达(14)和液压泵/马达(18)的转速转矩；第一转速传感器(15)、第二转速传感器(17)分别安装在第二联轴器(3.1)和第三联轴器(3.2)上，分别用于监测变量马达(14)和液压泵/马达(18)的转速；流量传感器(12)用于监测比例节流阀(13)进油口处流量大小，所有监测到的转速转矩信号、转速信号和流量信号均反馈至一次调频控制器(26)中，实现机组对风轮(1)的桨距角和变量马达(14)摆角的调整，配合液压储能子系统实现对机组中能量储/放的动态规划，进而实现机组输出转速的稳定，以确保所发电频率的稳定；压力传感器(19)用于监测液压储能子系统的实时动态压力，并将信号及时反馈至一次调频控制器(26)中，以确保机组工作在较为安全的环境中。