專利名稱：用于風電系統(tǒng)的功率補償方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于風電系統(tǒng)的功率補償方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在風力發(fā)電過程中，無論是正常工作還是在停機狀態(tài)下，風機都需要從電網(wǎng)中吸收無功功率，因此在風電系統(tǒng)中進行無功功率補償是很重要的。現(xiàn)有的無功功率補償方法主要有兩種一種方法是使用機械法投切電容器進行無功功率補償，這種方法的問題是，響應(yīng)速度慢，無法滿足風電中快速變化的無功功率的需求，從而不能有效地補償電網(wǎng)中的無功功率；另一種方法是使用SVCGtatic Var Compensator，靜止無功補償)裝置進行無功功率補償，這種方法雖然能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的無功功率進行快速的級差調(diào)節(jié)，但是無法精確調(diào)節(jié)風電系統(tǒng)的無功功率，更不能調(diào)節(jié)有功功率，并且在功率補償過程中會產(chǎn)生一定的諧波。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別是提出一種能夠快速、平滑而精確的補償風電系統(tǒng)的無功功率，同時還能夠調(diào)節(jié)風電系統(tǒng)的有功功率的功率補償方法
及裝置。為達到上述目的，本發(fā)明一方面提出一種用于風電系統(tǒng)的功率補償方法，包括以下步驟實時檢測風電系統(tǒng)所屬的電網(wǎng)的電壓和電流；根據(jù)所述電網(wǎng)的電壓和電流確定所述風電系統(tǒng)的功率需求量，其中，所述功率需求量包括無功需求量和/或有功需求量；以及根據(jù)所述無功需求量和/或有功需求量控制SVC裝置和/或儲能機組進行調(diào)整以補償所述風電系統(tǒng)的無功功率/或有功功率。本發(fā)明另一方面還提出一種用于風電系統(tǒng)的功率補償系統(tǒng)，包括檢測裝置、控制裝置、SVC裝置和儲能機組。所述檢測裝置用于檢測風電系統(tǒng)所屬的電網(wǎng)的電壓和電流。所述控制裝置用于根據(jù)所述電壓和電流確定所述風電系統(tǒng)的功率需求量，其中，所述功率需求量包括無功需求量和/或有功需求量，并根據(jù)所述無功需求量和/或有功需求量控制SVC 裝置和/或儲能機組進行調(diào)整。所述SVC裝置根據(jù)所述無功需求量進行調(diào)整以補償所述風電系統(tǒng)的無功功率。所述儲能機組根據(jù)所述無功需求量和/或有功需求量進行調(diào)整以補償所述風電系統(tǒng)的無功功率和/或有功功率。本發(fā)明通過使用SVC裝置和儲能機組組合的補償裝置，不僅能夠?qū)︼L電系統(tǒng)中所需的無功功率進行平滑、快速和精確的補償，而且在補償過程中不會產(chǎn)生諧波，同時還能夠提供有功功率，穩(wěn)定風電系統(tǒng)的輸出，有效地抑制了電壓閃變，保證了電網(wǎng)的穩(wěn)定。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中

圖1為本發(fā)明實施例的用于風電系統(tǒng)的功率補償方法的流程圖；以及圖2為本發(fā)明實施例的用于風電系統(tǒng)的功率補償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。如圖1所示為本發(fā)明實施例的風電系統(tǒng)的功率補償方法的流程圖，該方法包括以下步驟步驟SlO 1，實時檢測風電系統(tǒng)所屬的電網(wǎng)的電壓和電流。步驟S102，根據(jù)電網(wǎng)的電壓和電流確定風電系統(tǒng)的功率需求量。具體地，首先根據(jù)電網(wǎng)的電壓和電流確定風電系統(tǒng)的功率，S卩，功率=電壓X電流。其中，無功功率=功率X SincK有功功率=功率XcoscK其中，Φ為功率因數(shù)角。然后，將計算得到的無功功率和有功功率分別與預先設(shè)定的無功功率穩(wěn)定值和/ 或有功功率穩(wěn)定值進行比較，確定無功需求量和/或有功需求量。其中，無功需求量=無功功率-無功功率穩(wěn)定值，有功需求量=有功功率-有功功率穩(wěn)定值。步驟S103，根據(jù)功率需求量控制SVC裝置和/或儲能機組進行調(diào)整以補償風電系統(tǒng)的無功功率和/或有功功率。在本發(fā)明的一個實施例中，儲能機組包括雙向換流器和鐵電池堆。根據(jù)無功需求量控制SVC裝置和/或儲能機組進行調(diào)整可以對風電系統(tǒng)的無功功率實時進行補償，根據(jù)有功需求量控制儲能機組進行調(diào)整可以對風電系統(tǒng)的有功功率實時進行補償。對于如何根據(jù)無功需求量控制SVC裝置和/或儲能機組進行調(diào)整以對風電系統(tǒng)的無功功率進行補償，本發(fā)明的一個實施例提出如下的方法，應(yīng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可對下述的方法進行其他等同替換和變化，這些均應(yīng)包含在發(fā)明的保護范圍內(nèi)。首先，判斷無功需求量是否大于SVC裝置的級差。如果判斷無功需求量大于SVC 裝置的級差，則控制SVC裝置和/或儲能機組聯(lián)合快速地做出調(diào)整，以實現(xiàn)無功功率的精確補償，具體地，對于無功需求量中的SVC裝置的級差的整數(shù)倍的部分，通過控制SVC裝置進行調(diào)整來補償；剩下的部分，通過控制所述儲能機組進行調(diào)整來補償。如果判斷無功需求量小于SVC裝置的級差，則控制儲能機組快速地做出微調(diào)，以補償微小的無功功率。從而，保證了風電系統(tǒng)正?？煽康倪\行。對于如何根據(jù)有功需求量控制儲能機組進行調(diào)整以對風電系統(tǒng)的有功功率進行補償，本發(fā)明的一個實施例提出如下的方法，應(yīng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可對下述的方法進行其他等同替換和變化，這些均應(yīng)包含在發(fā)明的保護范圍內(nèi)。首先，判斷有功需求量的正負；如果判斷有功需求量為正值，則控制雙向換流器放出鐵電池堆中儲存的電能，補償風電系統(tǒng)的大部分或是全部的有功功率；如果判斷有功需求量為負值，則控制雙向換流器對鐵電池對進行充電，存儲一部分能量，這些能量在風電系統(tǒng)的電能減小時，又可以補還給風電系統(tǒng)，穩(wěn)定了系統(tǒng)的功率輸出，起到了削峰填谷的作用。為實現(xiàn)上述實施例，本發(fā)明還提供一種用于風電系統(tǒng)的功率補償系統(tǒng)。如圖2所示為本發(fā)明實施例的用于風電系統(tǒng)的功率補償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。該系統(tǒng)包括檢測裝置10、 控制裝置20、SVC裝置30和儲能機組40。其中，檢測裝置10用于檢測風電系統(tǒng)的電網(wǎng)的電壓和電流。控制裝置20用于根據(jù)檢測裝置10檢測到的電壓和電流確定風電系統(tǒng)的功率需求量，其中，功率需求量包括無功需求量和/或有功需求量，并根據(jù)無功需求量和/或有功需求量控制SVC裝置30和/或儲能機組40進行調(diào)整。SVC裝置30根據(jù)無功需求量進行調(diào)整以補償風電系統(tǒng)的無功功率。儲能機組40根據(jù)無功需求量和/或有功需求量進行調(diào)整以補償風電系統(tǒng)的無功功率和/或有功功率。在本發(fā)明的一個實施例中，儲能機組40包括雙向換流器410和鐵電池堆420。在本發(fā)明的一個實施例中，控制裝置20還可包括接收模塊210、參數(shù)設(shè)置模塊 220、計算模塊230、判斷模塊240和控制模塊250。其中，接收模塊210用于接收檢測裝置 10檢測到的電網(wǎng)的電壓和電流。參數(shù)設(shè)置模塊220用于設(shè)置風電系統(tǒng)的無功功率穩(wěn)定值和 /或有功功率穩(wěn)定值和/或SVC裝置級差值。計算模塊230根據(jù)電網(wǎng)的電壓和電流以及無功功率穩(wěn)定值和/或有功功率穩(wěn)定值確定風電系統(tǒng)的功率需求量，其中，功率需求量包括無功需求量和/或有功需求量。判斷模塊240用于判斷無功需求量是否大于SVC裝置310 的級差和/或有功需求量的正負?？刂颇K250用于根據(jù)判斷模塊MO的判斷結(jié)果控制 SVC裝置30和/或儲能機組40進行調(diào)整。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，如果判斷模塊240判斷無功需求量大于SVC裝置30的級差，則控制模塊250控制SVC裝置30和儲能機組40聯(lián)合快速的做出調(diào)整；如果判斷模塊 240判斷無功需求量小于SVC裝置30的級差，則控制模塊20控制儲能機組40快速做出調(diào)整；如果判斷模塊240判斷有功需求量為正值，則控制模塊250控制雙向換流器410放出鐵電池堆420中存儲的電能；如果判斷模塊240判斷有功需求量為負值，則控制模塊250控制雙向換流器410對鐵電池堆420進行充電以存儲能量。本發(fā)明通過使用SVC裝置和儲能機組組合的補償裝置，不僅能夠?qū)︼L電系統(tǒng)中所需的無功功率進行平滑、快速和精確的補償，而且在補償過程中不會產(chǎn)生諧波，同時還能夠提供有功功率，穩(wěn)定風電系統(tǒng)的輸出，有效地抑制了電壓閃變，保證了電網(wǎng)的穩(wěn)定。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種用于風電系統(tǒng)的功率補償方法，其特征在于，包括以下步驟實時檢測風電系統(tǒng)所屬的電網(wǎng)的電壓和電流；根據(jù)所述電網(wǎng)的電壓和電流確定所述風電系統(tǒng)的功率需求量，其中，所述功率需求量包括無功需求量和/或有功需求量；以及根據(jù)所述無功需求量和/或有功需求量控制靜止無功補償SVC裝置和/或儲能機組進行調(diào)整以補償所述風電系統(tǒng)的無功功率和/或有功功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風電系統(tǒng)的功率補償方法，其特征在于，所述儲能機組包括雙向換流器和鐵電池堆。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風電系統(tǒng)的功率補償方法，其特征在于，所述根據(jù)所述電網(wǎng)的電壓和電流確定所述風電系統(tǒng)的功率需求量進一步包括根據(jù)所述電網(wǎng)的電壓和電流實時確定所述風電系統(tǒng)的功率，其中，所述功率包括無功功率和/或有功功率；以及將所述風電系統(tǒng)的無功功率和/或有功功率分別與預先設(shè)定的無功功率穩(wěn)定值和/或有功功率穩(wěn)定值相比較，確定所述風電系統(tǒng)的無功需求量和/或有功需求量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風電系統(tǒng)的功率補償方法，其特征在于，所述根據(jù)所述無功需求量和/或有功需求量控制SVC裝置和/或儲能機組進行調(diào)整以補償所述風電系統(tǒng)的無功功率和/或有功功率進一步包括根據(jù)所述無功需求量，控制所述SVC裝置和/或所述儲能機組進行調(diào)整以補償所述無功需求量；根據(jù)所述有功需求量，控制所述儲能機組進行調(diào)整以補償所述有功需求量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風電系統(tǒng)的功率補償方法，其特征在于，所述根據(jù)所述無功需求量控制所述SVC裝置和/或所述儲能機組進行調(diào)整以補償所述無功需求量進一步包括判斷所述無功需求量是否大于所述SVC裝置的級差；如果判斷所述無功需求量小于所述SVC裝置的級差，則控制所述儲能機組進行調(diào)整以補償所述無功需求量；如果判斷所述無功需求量大于所述SVC裝置的級差，則控制所述SVC裝置和/或所述儲能機組進行調(diào)整以補償所述無功需求量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風電系統(tǒng)的功率補償方法，其特征在于，所述如果判斷所述無功需求量大于所述SVC裝置的級差，則控制所述SVC裝置和/或所述儲能機組進行調(diào)整以補償所述無功需求量進一步包括對于所述無功需求量中的所述SVC裝置的級差的整數(shù)倍的部分，通過控制所述SVC裝置進行調(diào)整來補償；對于所述無功需求量中除去所述SVC裝置的級差的整數(shù)倍的部分，通過控制所述儲能機組進行調(diào)整來補償。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的風電系統(tǒng)的功率補償方法，其特征在于，所述根據(jù)所述有功需求量控制所述儲能機組進行調(diào)整以補償所述有功需求量進一步包括判斷所述有功需求量的正負；如果判斷所述有功需求量為正值，則控制所述雙向換流器對所述鐵電池堆進行放電以補償所述有功需求量；如果判斷所述有功需求量為負值，則控制所述雙向換流器對所述鐵電池堆進行充電。
8.一種用于風電系統(tǒng)的功率補償系統(tǒng)，其特征在于，包括 檢測裝置，用于實時檢測風電系統(tǒng)所屬的電網(wǎng)的電壓和電流；控制裝置，用于根據(jù)所述電壓和電流確定所述風電系統(tǒng)的功率需求量，其中，所述功率需求量包括無功需求量和/或有功需求量，并根據(jù)所述無功需求量和/或有功需求量控制 SVC裝置和/或儲能機組進行調(diào)整；所述SVC裝置，根據(jù)所述無功需求量進行調(diào)整以動態(tài)補償所述風電系統(tǒng)的無功功率；以及所述儲能機組，根據(jù)所述無功需求量和/或有功需求量進行調(diào)整以動態(tài)補償所述風電系統(tǒng)的無功功率和/或有功功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于風電系統(tǒng)的功率補償系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能機組進一步包括雙向換流器和鐵電池堆。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于風電系統(tǒng)的功率補償系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置進一步包括接收模塊，用于接收所述檢測裝置檢測到的所述電網(wǎng)的電壓和電流； 參數(shù)設(shè)置模塊，用于設(shè)置所述風電系統(tǒng)的無功功率穩(wěn)定值和/或有功功率穩(wěn)定值和/ 或SVC裝置級差值；計算模塊，用于根據(jù)所述電網(wǎng)的電壓和電流以及所述無功功率穩(wěn)定值和/或有功功率穩(wěn)定值確定所述風電系統(tǒng)的功率需求量，其中，所述功率需求量包括無功需求量和/或有功需求量；判斷模塊，用于判斷所述無功需求量是否大于所述SVC裝置的級差和/或所述有功需求量的正負；以及控制模塊，用于根據(jù)所述判斷模塊的判斷結(jié)果控制所述SVC裝置和/或儲能機組進行調(diào)整。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于風電系統(tǒng)的功率補償系統(tǒng)，其特征在于，所述計算模塊確定所述風電系統(tǒng)的功率需求量進一步包括根據(jù)所述電網(wǎng)的電壓和電流確定所述風電系統(tǒng)的功率，其中，所述功率包括有功功率和/或無功功率；以及將所述風電系統(tǒng)的有功功率和/或無功功率分別與所述有功功率穩(wěn)定值和/或無功功率穩(wěn)定值進行比較，確定所述風電系統(tǒng)的無功需求量和/或有功需求量。
12.根據(jù)權(quán)利要求8-11任一項所述的用于風電系統(tǒng)的功率補償系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊根據(jù)所述判斷模塊的判斷結(jié)果控制所述SVC裝置和/或儲能機組進行調(diào)整進一步包括如果所述判斷模塊判斷所述無功需求量小于所述SVC裝置的級差，則所述控制模塊控制所述儲能機組進行調(diào)整以補償所述無功需求量；如果所述判斷模塊判斷所述無功需求量大于所述SVC裝置的級差，則所述控制裝置控制所述SVC裝置和/或所述儲能機組進行調(diào)整以補償所述無功需求量；如果所述判斷模塊判斷所述有功需求量為正值，則所述控制模塊控制所述雙向換流器對所述鐵電池堆進行放電以補償所述有功需求量；以及如果所述判斷模塊判斷所述有功需求量為負值，則所述控制模塊控制所述雙向換流器對所述鐵電池堆進行充電。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于風電系統(tǒng)的功率補償系統(tǒng)，其特征在于，所述如果所述判斷模塊判斷所述無功需求量大于所述SVC裝置的級差，則所述控制模塊控制所述SVC 裝置和/或所述儲能機組進行調(diào)整以補償所述無功需求量進一步包括對于所述無功需求量中的所述SVC裝置的級差的整數(shù)倍的部分，通過控制所述SVC裝置進行調(diào)整來補償；對于所述無功需求量中除去所述SVC裝置的級差的整數(shù)倍的部分，通過控制所述儲能機組進行調(diào)整來補償。
全文摘要
本發(fā)明提出一種用于風電系統(tǒng)的功率補償方法及系統(tǒng)。其中，該方法包括以下步驟實時檢測風電系統(tǒng)所屬的電網(wǎng)的電壓和電流；根據(jù)所述電網(wǎng)的電壓和電流確定所述風電系統(tǒng)的功率需求量，其中，所述功率需求量包括無功需求量和/或有功需求量；以及根據(jù)所述無功需求量和/或有功需求量控制SVC裝置和/或儲能機組進行調(diào)整以補償所述風電系統(tǒng)的無功功率/或有功功率。本發(fā)明通過使用SVC裝置和儲能機組組合的補償裝置，不僅能夠?qū)︼L電系統(tǒng)中所需的無功功率進行平滑、快速和精確的補償，而且在補償過程中不會產(chǎn)生諧波，同時還能夠提供有功功率，穩(wěn)定風電系統(tǒng)的輸出，有效地抑制了電壓閃變，保證了電網(wǎng)的穩(wěn)定。
文檔編號H02J3/18GK102480130SQ201010577829
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者曾宇, 鄧亞明, 鄧林旺, 高云秀 申請人:比亞迪股份有限公司