专利名称：一种风电厂用优化储能装置的制作方法
技术领域：
本实用新型应用于风カ发电技术领域，具体涉及ー种风电厂用优化储能装置。
背景技术：
截止到2009年底，我国的风电发展十分迅速，装机容量达到了 25. 1GW。但是随着风电规模占全网容量比例的激増，原有常规电源对电网运行的调整与控制能力被削弱。由于风能具有随机性、间歇性的特点，因此风电场输出有功功率存在着很大的波动性， 无法满足电网对于电源调峰调频的要求，并且风资源丰富的地方大都位于电网末端，电网基础较为薄弱，因此风电场接入电网后会对区域系统的电能质量带来显著影响。近年来，为大型风カ发电场添加储能设备，平滑风电场输出有功功率以及提高风电场的调峰能力成为了人们的共识。目前储能技术分为物理储能、电磁储能、化学储能和相变储能4类。物理储能主要包含飞轮储能、抽水蓄能和压缩空气等方式；电磁储能主要有超导储能；电化学储能主要有电池储能和超级电容器储能；相变储能主要有冰蓄冷储能等。其中电储能系统目前发展迅速，包括磷酸铁锂、钠硫、全钒液流电池随着制备技术的发展，成本的降低以及技术指标的进ー步提高，均开始了初歩的示范应用，展现出了巨大的应用前景，而现阶段对于风电用储能系统来说，监控和维护是ー个关键问题，会直接影响储能系统的使用寿命，进而影响到储能系统在风力发电领域内的推广和应用，因此对风电场储能系统建立完善的自动化监控和维护体系成为了建设风カ发电系统储能装置的关键步骤。
发明内容为解决上述技术问题，本实用新型提供一种可以进行监控和实时调整输出功率的风电厂用优化储能装置。本实用新型采取以下技术解决方案包括储能电池组、配电装置、电カ保障装置、监控系统、加热电源、电热装置和交流母线，所述配电装置由逆变模块和整流模块组成，其与监控系统连接，所述储能电池组设有扩容接ロ和通信接ロ，其通过配电装置连接在交流母线上，所述加热电源和电热装置连接在储能电池组上。上述的风电厂用优化储能装置中，所述储能电池组采用钠硫蓄电池。上述的风电厂用优化储能装置中，所述电カ保障装置由UPS电源组成。上述的风电厂用优化储能装置中，所述逆变模块采用IGBT功率模块单元。本实用新型的有益效果在于本实用新型采用了电池电カ储能系统监控系统，进行风电储能数据采集与监视控制，可对整个风电场储能装置提供实时数据采集、监控管理和功率平滑控制。监控系统按功能进行区别为总服务器和子服务器，面向物理或逻辑对象的原则进行功能配置，不同对象之间尽可能少的交換信息，可以做到某一对象异常不影响其他对象功能正常运行。配备专门的UPS电カ保障装置，可以保障突发情况时监控系统和系统其它控制单元的正常运转。
图I为本实用新型的系统总方框图。图2为本实用新型的储能管理结构图。图3为本实用新型的监控系统结构图。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型与风电系统输出线路并联在ー个交流母线上，其包括储能电池组，配电装置，连接有电カ保障装置的监控系统，配电装置由逆变模块和整流模块组成，其与监控系统连接，所述储能电池组设有扩容接口和通信接ロ，其通过配电装置连接在交流母线上。具体的，储能电池组包括多个并联和串联的电池组单元，而电池组单元又包括多个并联和串联的电池単元，配电装置与每个电池组单元连接。储能电池组采用钠硫蓄电池，具有比能量高，可大电流、高功率充放电的特点，其连接有保障其内部温度的加热电源和电热装置。电カ保障装置由UPS电源组成，当突发情况时，对监控系统和系统其它控制单元起电カ保障作用。配电装置的逆变模块的核心部件为IGBT功率模块单元，其电压输入范围宽，稳定性好，驱动由监控系统自动控制，以达到和电网同频同相的的效果，同时模块配备低频高效隔离变压器，具有转换效率高，电气隔离性能好的优点。配电装置的整流模块，通过降压变压器降压后，采用桥式整流电路先将风机交流母线上的交流电整流为直流电，最后由电解电容储能来保持直流电压的稳定，将稳定的直流电压接入储能电池组进行充电储能。如图2所示，风电机将吸收到的风能Pw通过定子绕组和与转子绕组连接的变流器共同通过升压变压器送到风电场中的交流母线上。风电场中的储能系统的输出功率Pb通过升压变压器直接连接到交流母线处，储能系统包含有储能单元以及功率变换单元两部分，储能单元根据低通平滑滤波器的计算结果通过功率变换单元通过向交流母线注入和抽取能量来平抑整个风电场输出有功功率Pout的波动，起到改善风电场接入友好性的作用。因此储能単元的容量大小以及变流器额定输出功率直接决定了整套储能系统对风电场输出功率波动补偿能力的強弱。首先风电场输出有功功率Pw经过低通滤波器LPF得到 初步的有功功率目标曲线，进而电池单元充电状态(SOC)模糊控制单元根据SOC来修正LPF中的平滑时间常数，同时SOC模糊控制单元还会根据得到的储能系统输出功率Pb的正负符号结合SOC数值来修正最终发送到蓄电池能量管理系统(BESS)中的输出功率參考值。蓄电池能量管理系统(BESS)会将总的输出功率Pb拆分为多个功率给定值Pcn，再根据监测到的所有电池模块的具体情况来对蓄电池组进行功率分配，在确保输出目标功率Pb的基础上尽量减小各个蓄电池组的充放电次数来延长蓄电池组的使用寿命。如图3所示，监控系统包括主服务器和子服务器，主服务器由连接在维护信息总线上的监控主机、操作机、維持机、站长机和培训机组成，其包含有报警系统、时间系统、功率监视系统和用户管理系统；子服务器由通过区域现场总线的换流器监控机、风机监控机、电网监控机和辅助设备监控机组成，其包换数据采集模块、通讯中断模块、功率调节模块和储能管理模块。数据采集模块实时采集储能电池组、配电装置和风电系统所有模拟量、状态量、脉冲量信息。通讯中断模块从子服务器直接获取遥测、遥信、SOC信息，利用分布在子服务器重的通信接ロ，采用标准通讯规约向主服务器发送遥测、遥信、事件信息，同时也从主服务器接受遥控、遥调并分发到子服务器中，所述通信接ロ与子服务器接ロ方式采用双网卡双网络连接方式，实现数据流和指令流的分开。综上所述，本实用新型建立起了一个储能电池组实时状态监控体系，以保证储能系统的安全和稳定，预防电池组単元的病变，提高电池组的使用寿命。通过储能装置协调风力发电输出功率，减小风电并网时对电网的冲击和影响，提高风电输出功率与预测的一致性，保障电源电力供应的可信度，降低电カ系统的备用容量，提高电力系统运行的经济性， 同时提高电カ系统接纳风电的能力。
权利要求1.一种风电厂用优化储能装置，其特征在于包括储能电池组、配电装置、电カ保障装置、监控系统、加热电源、电热装置和交流母线，所述配电装置由逆变模块和整流模块组成，其与监控系统连接，所述储能电池组设有扩容接ロ和通信接ロ，其通过配电装置连接在交流母线上，所述加热电源和电热装置连接在储能电池组上。
2.根据权利要求I所述的风电厂用优化储能装置，其特征在于所述储能电池组采用钠硫蓄电池。
3.根据权利要求I所述的风电厂用优化储能装置，其特征在于所述电カ保障装置由UPS电源组成。
4.根据权利要求I所述风电厂用优化储能装置，其特征在于所述逆变模块采用IGBT功率模块单元。
专利摘要本实用新型提供一种风电厂用优化储能装置，包括储能电池组、配电装置、电力保障装置、监控系统、加热电源、电热装置和交流母线，所述配电装置由逆变模块和整流模块组成，其与监控系统连接，所述储能电池组设有扩容接口和通信接口，其通过配电装置连接在交流母线上，所述加热电源和电热装置连接在储能电池组上。本装置通过监控系统协调储能装置调整风力发电输出功率，有效减小风电并网时对电网的冲击和影响，提高风电输出功率与预测的一致性，同时，装置内建一个储能电池组实时状态监控体系，可监测电池组单元的健康状况，预防电池组单元的病变，提高电池组的使用寿命。
文档编号H02J3/28GK202405795SQ20112056243
公开日2012年8月29日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者文毅斌, 王君, 王玉林, 王鹏 申请人:湖南省西点电力设备有限责任公司