一種新型風(fēng)光儲(chǔ)混合式離/并網(wǎng)發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型風(fēng)光儲(chǔ)混合式離/并網(wǎng)發(fā)電
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電均具有間歇性和隨機(jī)性特點(diǎn)，獨(dú)立的風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站很難提供連續(xù)穩(wěn)定的能量輸出，因此風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)具有難預(yù)測(cè)、難控制、難調(diào)度的特點(diǎn)，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定帶來較大的隱患。風(fēng)能及太陽能資源在時(shí)間和地域上具有天然的互補(bǔ)性，白天光照充足、晚上風(fēng)能充足，夏天光照充足，冬天風(fēng)能充足。但風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)只能在一定的程度上進(jìn)行互補(bǔ)，兩者都具有較大的隨機(jī)性，因此在風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中加入儲(chǔ)能裝置組成風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)。風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)通過對(duì)風(fēng)電和光伏的存儲(chǔ)與釋放，可以使不穩(wěn)定的能源變成穩(wěn)定的具有較高品質(zhì)的電力產(chǎn)品，有效改善整個(gè)風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)的功率輸出特性，增加電網(wǎng)對(duì)可再生能源的吸納程度。風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)是一種清潔可再生的發(fā)電系統(tǒng)，大量發(fā)展風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)能夠有效的減少煤電的使用，間接減少污染物的排放。同時(shí)，風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)靠近用戶，減少了輸配電設(shè)備的投資和電網(wǎng)輸送的損失，使能源利用率大大提高。
[0003]風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)通常有三種運(yùn)行模式，一是并網(wǎng)模式，此模式下需要電網(wǎng)有電才能運(yùn)行，若電網(wǎng)停電，則系統(tǒng)就不能發(fā)電工作；二是離網(wǎng)模式，此模式下系統(tǒng)不能接入電網(wǎng)，否則將造成損壞；三是離/并網(wǎng)混合模式，此模式下系統(tǒng)可以并網(wǎng)工作，電網(wǎng)停電后依然可以切換為離網(wǎng)模式繼續(xù)發(fā)電工作。通常來說第一種模式，可以不需要配儲(chǔ)能系統(tǒng)或者少量配置，因此是最經(jīng)濟(jì)的，也是目前主流應(yīng)用模式；第二種模式一般是在市電接入困難的情況選用的，如偏遠(yuǎn)地區(qū)，由于必須根據(jù)負(fù)荷情況配足夠的儲(chǔ)能系統(tǒng)，因此成本比第一種模式稍高；第三種模式需要風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)具有“黑啟動(dòng)”(black-start)功能，即當(dāng)并網(wǎng)模式發(fā)電運(yùn)行時(shí)電網(wǎng)突然掉電，需要本系統(tǒng)能夠依靠?jī)?chǔ)能系統(tǒng)或風(fēng)力、太陽能發(fā)出的電力能夠自我恢復(fù)并切換為離網(wǎng)發(fā)電工作模式，電網(wǎng)恢復(fù)后再自動(dòng)切換為并網(wǎng)發(fā)電工作模式，由于此模式不僅對(duì)于系統(tǒng)的硬件及結(jié)構(gòu)具有很高的要求，同時(shí)對(duì)軟件也具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性要求，因此成本較高，目前應(yīng)用并不多。
[0004]目前的風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)一般應(yīng)用公共直流母線，為了達(dá)到較高的逆變效率，公共直流母線電壓一般為600V-1000V，且向下調(diào)節(jié)范圍較小，一般都必須高于250V，因此對(duì)于某些中小型風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)，這無疑增加儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本。再者，現(xiàn)有的風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)，只具有存儲(chǔ)風(fēng)光發(fā)電所產(chǎn)生的電能，不具有在電網(wǎng)用電低谷將電網(wǎng)的電存儲(chǔ)到儲(chǔ)能系統(tǒng)的功能。
[0005]中國(guó)專利文獻(xiàn)公告日為2012年11月14日，公告號(hào)為CN202535090U的實(shí)用新型專利申請(qǐng)公開了一種風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)，主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、濾波補(bǔ)償裝置、整流器、儲(chǔ)能裝置、逆變器和變壓器構(gòu)成，風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接變壓器，變壓器通過濾波補(bǔ)償裝置連接整流器，整流器通過儲(chǔ)能裝置連接逆變器，逆變器通過濾波補(bǔ)償裝置連接變壓器，變壓器連接電網(wǎng)；儲(chǔ)能裝置為蓄電池和超級(jí)電容器；在風(fēng)力發(fā)電機(jī)與變壓器之間以及電網(wǎng)與變壓器之間均設(shè)置有靜止開關(guān)，在整流器與逆變器之間還設(shè)置有雙向斬波器。該專利文獻(xiàn)雖然公開了在整流器和逆變器之間連接雙向斬波器，在逆變器和電網(wǎng)之間連接濾波裝置的技術(shù)方案，但其解決的技術(shù)問題主要是應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)提高風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為電網(wǎng)提供穩(wěn)定的電能，所選用的逆變器也不是雙向逆變器，不具有將電網(wǎng)的電能存儲(chǔ)到儲(chǔ)能系統(tǒng)的功能，而且該系統(tǒng)只是單一的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，非風(fēng)光儲(chǔ)綜合風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，也沒有采用公共直流母線的技術(shù)方案。
[0006]中國(guó)專利文獻(xiàn)公告日為2014年09月10日，公告號(hào)為CN203826984U的實(shí)用新型專利申請(qǐng)公開了一種基于雙輸入Boost電路的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)，PV陣列，蓄電池，風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電通過整流橋變換為直流電，作為雙輸入Boost變換器的一路輸入，PV陣列輸出為直流電能，作為雙輸入Boost變換器的另一路輸入；雙輸入Boost變換器連接到蓄電池，蓄電池經(jīng)過DC/DC斬波器后給直流負(fù)載供電，同時(shí)經(jīng)過DC/AC逆變器給交流負(fù)載供電；控制器電連接到風(fēng)力發(fā)電機(jī)，PV陣列，蓄電池，直流負(fù)載，交流負(fù)載，DC/DC斬波器和DC/AC逆變器，并通過PWM控制器連接到雙輸入Boost變換器。雖然該專利文獻(xiàn)公開了在蓄電池和直流負(fù)載之間連接DC/DC斬波器，但DC/DC斬波器不具有雙向電能流動(dòng)特性，而且沒有公開將基于雙輸入Boost電路的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用于直流電網(wǎng)，通過DC/DC斬波器將直流電網(wǎng)的電能存儲(chǔ)到蓄電池中的技術(shù)方案，該系統(tǒng)應(yīng)用雙輸入Boost變換器，非公共直流母線方案，大規(guī)模風(fēng)光儲(chǔ)應(yīng)用受到很大限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)既能離/并網(wǎng)混合工作，又能在電網(wǎng)用電低谷將電網(wǎng)上的電存儲(chǔ)到儲(chǔ)能系統(tǒng)，而且還能降低系統(tǒng)成本的目的，提出了一種新型風(fēng)光儲(chǔ)混合式離/并網(wǎng)發(fā)電裝置。
[0008]本發(fā)明提供的一種新型風(fēng)光儲(chǔ)混合式離/并網(wǎng)發(fā)電裝置，它包括一臺(tái)或多臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)、一組或多組太陽能光伏發(fā)電機(jī)組、儲(chǔ)能系統(tǒng)，其中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過AC/DC整流裝置連接至公共直流母線上，太陽能光伏發(fā)電機(jī)組通過單向DC/DC斬波裝置連接至公共直流母線上，儲(chǔ)能系統(tǒng)也連接至公共直流母線上，公共直流母線電壓與所配儲(chǔ)能系統(tǒng)電壓水平匹配，所述公共直流母線與交流電網(wǎng)或者交流負(fù)載之間依次連接雙向DC/AC逆變器和LCL濾波裝置。由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能光伏發(fā)電機(jī)組及儲(chǔ)能系統(tǒng)組成風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)，通過雙向DC/AC逆變器和LCL濾波裝置向用戶提供交流用電或者并入交流電網(wǎng)，由于雙向DC/AC逆變器具有電能雙向流動(dòng)特性，故可以根據(jù)交流電網(wǎng)用電的峰谷，在用電高峰向交流電網(wǎng)提供電能，在用電低谷，從交流電網(wǎng)吸收電能，存儲(chǔ)在儲(chǔ)能系統(tǒng)，以備用電高峰使用。LCL濾波裝置可以保證雙向電能流動(dòng)的正弦波特性。
[0009]進(jìn)一步的，所述公共直流母線和雙向DC/AC逆變器之間連接有雙向DC/DC斬波裝置，所述雙向DC/DC斬波裝置可以降低公共直流母線電壓，理論上可以降低到2V以下或者一般電池的單體電壓值，同時(shí)可保證與之連接的雙向DC/AC逆變器的逆變效率。
[0010]進(jìn)一步的，所述公共直流母線與直流電網(wǎng)或者直流負(fù)載之間連接有雙向DC/DC斬波裝置，所述雙向DC/DC斬波裝置具有電能雙向流動(dòng)特性，故也可以根據(jù)直流電網(wǎng)用電的峰谷，在用電高峰向直流電網(wǎng)提供電能，在用電低谷，從直流電網(wǎng)吸收電能，存儲(chǔ)在儲(chǔ)能系統(tǒng)，以備用電高峰使用。
[0011]進(jìn)一步的，它還包括連接至公共直流母線的發(fā)電控制系統(tǒng)，所述發(fā)電控制系統(tǒng)具有離/并網(wǎng)自動(dòng)判別和切換功能，協(xié)調(diào)所述發(fā)電裝置工作。
[0012]更進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)選用可深度充放電、并可快速切換充放電過程的儲(chǔ)能電池，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)容量根據(jù)本發(fā)明發(fā)電裝置發(fā)電量及用戶負(fù)荷來選擇，儲(chǔ)能系統(tǒng)本身具有的充放電控制保護(hù)功能并且可以完成瞬時(shí)大功率的充電、放電切換的功能，補(bǔ)充了風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的隨機(jī)性和不穩(wěn)定性，起到電力“削峰填谷”的功效，另外儲(chǔ)能系統(tǒng)還具有低電壓穿越和孤島支撐功能，可以應(yīng)對(duì)電網(wǎng)極端惡劣情況。
[0013]優(yōu)選的，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)選用液流電池。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:
[0015]1、具有并網(wǎng)、離網(wǎng)、離/并網(wǎng)自動(dòng)切換的混合工作模式，保證了風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)在各種場(chǎng)合的應(yīng)用，尤其在風(fēng)能和太陽能資源豐富的地區(qū)更為適用；
[0016]2、在雙向DC/AC逆變器的直流端接入雙向DC/DC斬波裝置，將公共直流母線電壓降低至2V以下，電壓調(diào)節(jié)范圍增大，大大降低儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本；
[0017]3、雙向DC/AC逆變器與LCL濾波裝置的合理布置，可實(shí)現(xiàn)交流電網(wǎng)用電低谷時(shí)將電網(wǎng)電能存儲(chǔ)至儲(chǔ)能系統(tǒng)，具有“削峰填谷”的功能，