功率达到额定功率时启动，工作在功率调度模式，其输出功率可控，为发电机分担一部分发电功率，可选择启动少量发电单7Π的发电机为发电系统的双向变流器并网发电提供无功补偿，双向变流器还可把电网电能输送到直流母线，配合电网调峰调频。
[0043]参见图10，为本实用新型的一种并网光伏风力储能电站实施例，发电系统由彡I个发电单元组成，I个发电单元内有I个直流母线；在发电单元中加入储能，可以平滑光伏、风力发电，与目前常见的储能在交流侧平滑光伏、风力发电不同，储能装置通过双向DC/DC变流器接入发电单元直流母线，平滑输入直流母线的光伏、风力发电；光伏控制器、风能变流器一般工作在MPPT模式，最大化利用光伏、风力发电，把光伏、风能发电输送到直流母线，双向DC/DC变流器工作于调度模式，通过实时充电或放电平滑光伏、风力发电，变频器实时控制电动机的转矩调节发电机出力稳定直流母线电压，实现光伏、风力发电平滑输送到交流电网或计划发电，光伏控制器、风能变流器也可以工作在功率调度模式，即输出到直流母线的功率可控，使发电系统的能量管理更加灵活；发电机的转速为1500 (1800) r/min,即发电频率为50Hz/60Hz，额定电压为1kV ;为了提高发电量，可在直流母线上接入具有稳定直流母线电压和功率调度功能的双向变流器，双向变流器的额定功率为发电机额定功率的10%?30%，在并网发电功率较小时，不启动发电机，而使用双向变流器把直流母线的电能输送到电网，当双向变流器输出功率达到额定功率时，再启动发电机，双向变流器可在发电机的输出功率达到额定功率时启动，工作在功率调度模式，其输出功率可控，可选择启动少量发电单元的发电机为发电系统的双向变流器并网发电提供无功补偿，双向变流器还可把电网电能输送到直流母线，配合电网调峰调频。
【主权项】
1.一种对电网友好且扩展灵活的新能源发电系统，其特征在于，包括: 发电系统由多I个发电单元组成，I个发电单元内有I个直流母线且直流母线电压恒定; 光伏发电先通过光伏控制器输送到直流母线，光伏控制器数量多I个； 风力发电先通过风能变流器输送到直流母线，风能变流器数量多I个； 当发电单元没有配置储能装置时，则直流母线电压在800?1200V之间； 当发电单元配置储能装置时，若储能装置通过双向DC/DC变流器接入直流母线，则直流母线电压在800?1200V之间且储能装置输出最高电压低于直流母线的电压，若储能装置输出直接接入直流母线，则直流母线电压稳定为储能装置的输出电压且电压不限制在800?1200V之间； 变频器为直流输入交流输出的变频器，其直流侧接入发电单元的直流母线，控制电动机变频调速运行，电动机通过联轴器与同步发电机相连，带动同步发电机发电，使光伏发电、风力发电通过同步发电机接入电网，提高发电单元的额定功率和光伏、风力发电的电能质量； 所述发电系统支持电网黑启动，具有并网发电，离网供电，在并网发电和离网供电之间相互切换功能； 所述发电系统用于并网发电且没有配置储能装置时，发电单元的直流母线接入额定功率为此发电单元的发电机额定功率10%?30%的并网逆变器，与发电机配合把直流母线电能转化为交流电能输送到交流电网； 所述发电系统用于并网发电且配置储能装置时，发电单元的直流母线接入额定功率为此发电单元的发电机额定功率10%?30%的双向变流器，与发电机配合把直流母线电能转化为交流电能输送到交流电网，并把电网电能输送到直流母线，配合电网调峰调频。2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于: 所述发电系统用于并网发电时: I个发电单元的发电机总的额定功率为此发电单元的光伏控制器和风能变流器总的额定功率的70%?100%，当发电单元配置储能装置且储能装置通过双向DC/DC变流器接入直流母线时，I个发电单元的双向DC/DC变流器总的额定功率为此发电单元的光伏控制器和风能变流器总的额定功率的10%?30% ； 变频器通过控制电动机的实时转矩来调节发电机出力稳定直流母线电压； 当I个发电单元内有多台同一型号的电动机时，与电动机配套的变频器、发电机也是同一型号的变频器、发电机，变频器之间通过主/从控制，使每台发电机输出功率一致；当发电系统接入电网等级为6kV、1kV时，发电机采用6kV、1kV高压发电机直接接入电网。3.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于: 所述发电系统用于离网供电时: 必须配置储能装置来存储间歇性的光伏发电、风力发电； 当储能装置通过双向DC/DC变流器接入直流母线时，发电单元依靠双向DC/DC变流器稳定直流母线电压，同一型号的多台双向DC/DC变流器通过并联均流的方式稳定直流母线电压，不同种类的储能装置分别通过双向DC/DC变流器接入发电单元的直流母线，一部分双向DC/DC变流器工作于稳定直流母线电压的控制模式，即电压源模式，另一部分双向DC/DC变流器工作于功率调度模式，即电流源模式； I个发电单元的双向DC/DC变流器总的额定功率为此发电单元的光伏控制器和风力发电功率总的额定功率的70%?100% ； 当I个发电单元内有多台同一型号的发电机时，与电动机配套的发电机也是同一型号的发电机，多台发电机通过并机控制器并联运行，使每台发电机均分负荷功率； 多个发电单元的发电机采用同一型号发电机时，多个发电单元的发电机通过并机控制器并联运行，使每个发电单元的发电机均分负荷功率； 当电网电压等级为6kV、10kV时，发电机为6kV、10kV高压发电机直接并入电网。4.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于: 电动机的额定转速为1500或1800r/min，电动机为高效率的电动机，包括永磁同步电机、同步电机、异步电机； 变频器正常工作的调速范围从O到最高转速，最高转速为额定转速的120% ； 当精确控制电动机转速使同步发电机发电频率稳定时，将电动机的转速反馈给变频器做速度闭环控制； 变频器采用功率模块并联的方式扩大额定功率，满足单台额定功率在丽级以上电动机的控制，提高单台发电机的额定功率。5.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于: 同步发电机的额定转速为1500或1800 r/min，低压型电压等级范围为100V?690V，高压型电压等级范围为1000V?15000V ； 同步发电机配套具有自动电压调节(AVR)功能电压调节器，当所述发电系统离网供电或支持电网黑启动时，变频器变频启动电动机，同时电压调节器设置启动时间实现软启动，来实现发电机变频变压启动，降低投入负荷或变压器时的冲击电流。6.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于: 所述发电系统用于并网发电时，发电单元的直流母线上接入额定功率为发电机额定功率10%?30%的具有稳定直流母线电压和功率调度功能的并网逆变器或双向变流器； 并网逆变器或双向变流器通过隔离变压器与电网隔离，在并网发电功率较小时，不启动发电机，而启动并网逆变器、双向变流器稳定直流母线电压把输入到直流母线的电能输送到电网，一部分发电单元的发电机为并网发电提供无功补偿； 当并网逆变器或双向变流器的输出功率达到额定功率时，再启动发电机，当发电机的输出功率达到额定功率时，并网逆变器或双向变流器工作在功率调度模式，为发电机分担一部分发电功率。7.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于: 所述发电系统的I个发电单元内稳定直流母线电压的设备包括:光伏控制器、风能变流器、双向DC/DC变流器、储能装置、变频器、并网逆变器、双向变流器； 同一时刻，只由一种设备来稳定直流母线电压； 在光伏、风力发电输出的最大功率内，光伏控制器、风能变流器实时调节输出到直流母线的功率，稳定直流母线，支持没有配置储能的所述发电系统配合电网黑启动。
【专利摘要】本实用新型公开一种对电网友好且扩展灵活的新能源发电系统，发电系统由≥1个发电单元组成，1个发电单元内有1个直流母线且直流母线电压恒定；光伏发电先通过光伏控制器输送到直流母线；风力发电先通过风能变流器输送到直流母线；发电系统用于并网发电时，可配置储能装置，用于离网供电时，必须配置电池储能装置；变频器为直流输入交流输出变频器，其直流侧接入直流母线，控制电动机变频调速运行；电动机通过联轴器与同步发电机相连，带动同步发电机发电，使光伏、风力发电通过同步发电机接入电网；直流母线还可接入额定功率为发电机额定功率10%～30%的并网逆变器或双向变流器；双向变流器可把电网电能输送到直流母线，配合电网调峰调频。
【IPC分类】H02J3/18, H02J3/38, H02J3/32
【公开号】CN204721000
【申请号】CN201520015095
【发明人】不公告发明人
【申请人】北京清能世福科技有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年1月11日