《风电优先风网互补系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《风电优先风网互补系统（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、浅析风电优先风网互补供电系统在分布式风电领域的运用浙江华鹰风电设备有限公司 徐学根摘要：本文从分布式风电领域的运用模式着手，分析了风电优先风网互补供电系统的原理、 特点和系统具备的优势，并着重介绍了二种实际应用的模式，对于推动我国分布式风电产业 的发展具有十分摘要的意义。一、当前我国分布式风电系统的运用模式，无法从根本上解决中小型风电机组的 规模化推广运用，也造成了我国中小型风电产业的发展跟不上集中式大型风 电机组的发展步伐。我国中小型发电机组在分布式风电系统的运用，主要是大家熟悉的二种模式：离网供电、 并网供电，在目前阶段这两种模式无法解决中小发电机组的大规模利用途径和方法。离网供电模式：通
2、过控制器对蓄电池充电再经逆变电源给负载供电，这种模式大规模运用 存在的问题是： 1蓄电池一次投入成本高， 2-3 年需更换，维护成本高；2蓄电池容量有限，在 风小或无风状态下无法持续供电，供电质量较差；并网供电模式：通过并网控制逆变器直接馈送到国家电网，一般并在变压器的用户侧，这 种就地捕风、就地发电、就地并网、就地消耗的模式从技术本身并无难点，但大规模运用也存 在问题：1 国家电网的接入与控制问题，大规模的分布式并网接入会对国家电网产生影响；2 国家尚无正式法规允许中小型风力机组在变压器用户侧就地上网。因此这二种常规的利用模式无法从根本上解决中小型风力机组的大规模运用问题，在并网 离网模式以
3、外有没有另外新的风能利用模式，成为本文所要阐述的主要内容。二、风电优先风网互补供电系统提出的背景，系统的原理、特点与优势分布式风电系统要发展，关键要解决其供电的稳定性、持续性，而风电本身所具备的间隙 性、随机性、突变性的特征，要成为稳定的、持续的供电系统，必须要有一个补充的能源，这 个补充能源可以是网电、光伏发电、柴油发电等，这是第一个要求；第二个要求风力发电要优 先使用，在风电使用不足时其他能源才补充；第三个要求不论风小风大，有风无风，整个风电 供电系统的供电质量不受任何影响。在众多与风电进行补充的能源中，网电是最稳定、最经济的补充能源。在我国许多地区， 风能资源十分丰富的地方又具有网电资源
4、，这为建设风电优先风网互补供电系统创造了十分有 利的条件。一风电优先风网互补供电系统原理图该系统由风力发电机、风机智能控制器、卸荷电阻箱、风电优先风网互补控制柜、逆变电源组 成。二系统各部分功能介绍 1风力发电机风力发电机：将风能转化为电能的设备，上风向带尾舵，具有自动对风、自动偏航、自动卸荷、自动刹车保护功能。（图二）2风机升压智能控制器：由整流模块和智能升压模块组成，先将风 力发电机发出的交流电整流为直流电，并将其电压通过智能升压模 块始终钳制在DC550V,对系统后端输出电压稳定为DC550V的直流 电，恒压输出，中低风速下的风电功率都能有效利用。（如图三）图三3 卸荷箱：用来消耗多余风
5、电的电阻性负载，当风电输出电压超过设定值 后，系统自动启动卸荷电阻进行工作，增大风力机的负载，使其在一个安全 的转速下运行。（如图四）4. 风网互补控制器：将网电进行整流，网电与风电电压（整流后的直流电 压）同时并联接入系统，优先使用风电对后端负载供电，在风电发电图四不够时，网电自动进 行补充；在风机无风时全部用网电供电。（如图五）5. 逆变器：可将风网互补控制器输入的直流电压逆变成交 流电，供收费站日常负载用电使用。为确保系统运行的完 善及稳定供电，本公司在系统中添加了风电网电转换装置. 当风机控制器或者风网互补智能控制器某部分发生状况的 前提下，该装置可以将网电切换给负载直接供电，如果风机
6、 系统修复后它又会切换回风网互补控制器端供电。（如图六）图五三解决的技术的难题1.网电基准电压较固定，一般为380V；风电交流电压在中低风速下片 低于网电电压，按常规控制方式，风电和网电整流以后两个直流 并在一起，网电电压高于风电电压，风电就被阻断，不用风电只. 用网电。有的厂家采用设定电压点的切换方式，如设定风电切入电压值为图六DC480V 时，市电断开，使用风电，但此时风电得不到网电补充，无法满足后面负载供电；而当风电电压低于设定切入电压时，断断风电用网电，造成风电能量的浪费。因此常用并联方式和切换方式都不能实现真正意义上的风电优先风网互补3. 针对上述难题，解决的技术方案为：风电与网电同
7、步接入系统，整流以后并在一起，在风机 智能控制器和风网互补控制柜中利用升压方式使风电电压提升，使风电优先利用，功率不足部分以网电补充，实现系统的稳定供电。四系统供电要求与特点1. 无风状况：无风或风力机停机时，系统全部负载由网电供应。2. 风小，风电不够负载使用状况下，在风速未达到额定风速，整流后风电电压小于网电 整流电压时，风力发电仍有电流输出，还是优先使用风电，不够的用市电进行补 充。3. 风大，风电基本满足后端负载所需电量的情况下，网电端停止输出，全部由风电供，如风电 有少许多出，则多出部分由卸荷箱通过PWM卸载，保证风电持续稳定供电。4. 风速较大或后端负载停机导致风机整流电压超出一定
8、电压点，风机进行自动卸 载，卸载功率不低于额定功率的3 倍，如卸载后直流电压继续上升至一定值，此 时风速已很大，控制器输出刹车信号，启动刹车使风机停机。风机停机后，系统 仍然用网电进行供电。5. 为保证系统稳定供电，在风电整个系统出现故障时，逆变电源具有自动切换功能，可以将网 电能力切换给负载使用，保证供电的持续性。五系统的优点和使用要求1. 非常稳定可靠的供电系统，实现风电的最大效率利用，无论风小风大，发出的电都能优先利用，不足的网电自动补充，保证供电的稳定性。2. 与其他风光互补、风柴互补相比，系统效率更高，更具有推广使用价值。3. 使用时具体要求：a 对网电电压有一定要求，交流电压不能太
9、高，网电交流电压过高超出正常范围导致整流后直 流电压过高，致使风电电能无法接入，风机经常处于空载发电、卸荷运行状态，系统将无法运 行。b 后端负载最好有一定持续性，由于系统设有配置储能机构，当后端负载很小，风电功率较大时 网电停用，风电自动卸荷造成风能浪费。三、带蓄电池储能机构的风电优先风网互补供电系统。 针对上述风电优先风网互补的运行特点，一旦网电停电，整个供电系统将无法运行，因此 考虑将储能机构也设计进入，原理框图如下：系统原理如下：1. 风力发电机发出的电经风机智能控制器升压后对蓄电池组进行充电，经过切入开关控制单元 进入风网互补柜，与网电整流后的直流电压并在一起给逆变电源供电，实现风电
10、优先使用，网 电补充的目的。2. 如果风比较大，蓄电池切换控制单元检测蓄电池电压和充电电流都正常，实现风电优先网电 补充；若风小若无风，蓄电池电压下降至一定值，切换控制单元将切断风电输入，系统全部由 网电供电，此时有风时系统将对蓄电池自动进行充电。3. 蓄电池电充满以后，切换控制单元将检测蓄电池电压和风机充电电流，若电压正常及充电功 率大于l.OkW,将风电切换接入利用风能；如此循环。4. 如果突然停电，风力发电系统可以正常运转，通过蓄电池系统给后端负载正常供电；网电恢 复后可以自动进入风网互补工作状态。5. 整个供电系统同样对网电电压有一定要求,不能超出正常范围,但由于有储能机构,更有利 于系统的稳定运行,由于用网电进行补充,因此蓄电池的储电量相对不用很大,按标准配置即 可,投入成本不会很大,特别适用于负载不稳定、差异比较大的场合。四、应用前景：风电优先风网互补供电系统的应用前景十分广阔,它是继风电并网、离网运用 之外推出的第三种并网不上网供电模式,只要有风有网电都可以采用。目前这种模 式已在油田抽油机、集气站、通信基站成功应用,相信不久的将来,这种应用模式 作为特定时期的一种风电利用方式,将会越来越受到重视并得到推广。
