同一块土地上风光互补型并网发电应用装置的制作方法

本实用新型涉及风光互补建设及并网发电技术领域，具体涉及一种同一块土地上风光互补型并网发电应用装置。

背景技术：

目前，相邻的大容量风电场和光伏电站采用两个独立的升压并网系统，因为风电和光伏项目的业主单位、建设时序、上网电价不同，存在技术和管理层面的障碍，不能合二为一。

风能属于低密度能源，大型风电场占地面积很大，土地利用率很低，国有未利用土地的骤然减少将成为制约新能源可持续发展的瓶颈。装机容量相同的风电场占地面积是光伏电站的5~10倍，所以发明人认为利用风机排列之间的空隙土地建设光伏电站是可行的。在同一块土地上同时规划风电场和光伏电站，或利用已建成风电场间隙建设光伏电站，能够极大地提高土地利用率，增加新能源开发容量。

同时，风电和光伏发电年利用小时数低，大致在1000~2500小时之间，并且二者同时满容量发电的概率小，如果共用一套升压并网系统，能够大大提高设备的利用率，减少电网资源的浪费，节省发电企业的投资。

因此，研究和设计一套完整的能够同时满足风电和光伏发电和上网的升压并网系统，对于提高新能源可开发容量、提高电网设备利用率和电站运行管理具有重要的现实意义。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种同一块土地上风光互补型并网发电应用装置。进而解决在同一块土地上风电和光伏互补建设和共用一套并网系统同时发电的问题。

本实用新型解决上述技术问题采取的技术方案如下：一种同一块土地上风光互补型并网发电应用装置，包括风电场的风机、光伏电站的光伏阵列、风电集电线路、风电低压侧母线、光伏集电线路、光伏低压侧母线、升压变压器、高压侧母线、动态无功补偿装置与上网线路；其特征在于：光伏电站的光伏阵列排列在风电场的风机间的空隙地块，升压变压器为双分裂绕组变压器；高压侧母线连接于双分裂绕组升压变压器的高压侧，风电低压侧母线、光伏低压侧母线分别连接于双分裂绕组升压变压器的低压侧两个分裂绕组；动态无功补偿装置连接于高压侧母线。

本实用新型针对在同一块土地上风光互补建设及共用一套并网系统并网发电的问题，提出了一套完整的适用于在同一块土地上风电和光伏互补建设以及共用一套并网系统同时发电的技术方案，通过在大型风电场内风机排列之间的空隙土地建设光伏电站，实现风电和光伏在土地方面的互补共用，提高了土地和电网设备的利用效率；双分裂绕组升压变压器的高压侧的绕组容量为风电和光伏共用，实现风电和光伏在升压主变的高压侧容量方面的互补公用；采用双分裂绕组变压器将风电和光伏隔离，双分裂绕组升压变压器的低压侧两个分裂绕组分别汇集风电和光伏，实现了因上网电价不同分开计量、降低短路电流和两种电源在发生故障时起到相互电压支撑作用，以及减小无功补偿容量和节省投资的目标，还提高了并网发电系统的可靠性。通过将动态无功补偿装置移至升压站的高压侧母线，优化了补偿原则，实现风电和光伏在无功补偿容量方面的互补公用，还提高了并网发电系统的可靠性。

本实用新型的创新点与技术效果详述如下：

首先，提出了风光互补建设模式。众所周知，按照常规，风电场的风机之间的土地处于闲置状态，大型风电场内风机排列之间空闲土地很多。由于本实用新型利用一些相对平坦的土地规划建设光伏电站，实现风电和光伏在土地方面的互补公用，能够增加相当于风电装机容量几倍的光伏安装容量，极大地提高了土地利用效率。

其次，在升压站应用了双分裂绕组升压变压器。按照惯例，新能源电站采用双绕组变压器，高低压侧绕组容量被一类新能源独占。由于本实用新型采用双分裂绕组升压变压器，高压侧绕组容量为风电和光伏共用，实现风电和光伏在升压主变的高压侧容量方面的互补公用；低压侧两个分裂绕组分别汇集风电和光伏，二者通过变压器隔离，具备了电量分开计量条件；同时又通过变压器保持电气联系，在一种电源故障状态下另外一种电源仍然正常发电，能够起到电压支撑作用，有利于风机和光伏逆变器的安全，渡过低电压穿越过程，从而提高了并网发电系统的可靠性。

然后，利用了双分裂绕组变压器的阻抗特性优势。按照常规，两绕组升压变压器的高压和低压绕组容量相同，参见图3；双分裂绕组升压变压器低压侧两个绕组容量为高压侧容量的一半，且两个绕组分列运行，参见图4；因此，对相同的高压绕组容量，双分裂绕组主变压器的低压侧阻抗相当于两绕组升压变压器的两倍，有效降低了风电和光伏汇集母线的短路电流。

另外，改变了动态无功补偿装置的安装地点，优化了补偿原则。通过将动态无功补偿装置移至升压站的高压侧母线，无功补偿容量按照风电和光伏公用考虑，降低了无功补偿容量，节省了设备投资。

附图说明

图1为本实用新型的风光互补型并网发电系统总体结构示意图；

图2为采用双分裂绕组变压器的风光互补型并网发电应用装置示意图；

图3为双绕组变压器等效电路示意图；

图4为双分裂绕组变压器等效电路示意图。

图中：1—风电场的风机，2—光伏电站的光伏阵列，3—风电箱式升压变电站，4—光伏箱式升压变电站，5—风电集电线路，6—光伏集电线路，7—双分裂绕组升压变压器，8—动态无功补偿装置，9—电网，10—高压侧母线，11—风电低压侧母线，12—光伏低压侧母线，13—上网线路，14—高压侧绕组阻抗，15—低压侧绕组阻抗，16—低压侧分裂绕组第一阻抗，17—低压侧分裂绕组第二阻抗。

具体实施方式

如图1与图2所示：一种同一块土地上风光互补型并网发电应用装置，包括风电场的风机1、光伏电站的光伏阵列2、风电集电线路5、风电低压侧母线11、光伏集电线路6、光伏低压侧母线12、升压变压器、高压侧母线10、动态无功补偿装置8与上网线路13；多条风电集电线路5并接于风电低压侧母线11，多条光伏继电线路6并接于光伏低压侧母线12，风电箱式升压变电站3连接于风电集电线路5，光伏箱式升压变电站4连接于光伏集电线路6；光伏电站的光伏阵列2排列在风电场的风机1间的空隙地块，升压变压器为双分裂绕组变压器7；高压侧母线10连接于双分裂绕组升压变压器7的高压侧，风电低压侧母线11、光伏低压侧母线12分别连接于双分裂绕组升压变压器7的低压侧两个分裂绕组；动态无功补偿装置8连接于高压侧母线10。高压侧母线10，升压站通过上网线路13连接至电网9。

参见图3与图4：双绕组变压器和双分裂绕组变压器等效电路图，包括额定容量S_N、高压侧阻抗X₁、低压侧阻抗X₂、低压侧分裂绕组第一阻抗X₂₁、低压侧分裂绕组第二阻抗X₂₂；双绕组变压器高、低压侧额定容量S_N相同，高压侧阻抗X₁与低压侧阻抗X₂直线连接；双分裂绕组变压器高压侧额定容量S_N，低压侧第一、第二分裂绕组额定容量均为S_N/2，高压侧阻抗X₁与低压侧分裂绕组第一阻抗X₂₁和低压侧分裂绕组第二阻抗X₂₂连接成星型结构。

参见图1：风电场的风机1呈直线排列，光伏电站的光伏阵列2布置在相邻两排风机1之间。

本实用新型是利用大型风电场内风机排列之间的空隙闲置土地，规划建设光伏电站；即同一块上同时建设风电和光伏两种利用新能源的电站。新能源电站采用双分裂绕组升压变压器，将双分裂绕组升压变压器应用于风电和光伏升压站的主变压器，高压侧连接电网，高压侧的绕组容量为风电和光伏公用，低压侧两个分裂绕组的容量分别给风电和光伏的接入使用，将风电和光伏汇集线路隔离；即低压侧两个分裂绕组分别汇集风电和光伏，通过变压器隔离风电和光伏，同时共用高压侧绕组。将动态无功补偿装置装设于升压站的高压侧母线，补偿原则按照满足风电和光伏的共同需求统筹考虑，减小总的补偿容量；优化了补偿原则。