CN104348207A - 一种互联型分布式风光互补发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种互联型分布式风光互补发电系统，包括风力发电机组、太阳能电池方阵、总控制器、蓄电池组、逆变器、泄荷器和供电分配控制开关，所述的风力发电机组、太阳能电池方阵、蓄电池组和逆变器均与总控制器连接，所述的泄荷器连接蓄电池组，所述的供电分配控制开关的一端连接逆变器，另一端连接负载，市电电网直接连接供电分配控制开关或者通过总控制器与蓄电池组连接。与现有技术相比，本发明不需要使用大量蓄电池即可实现不间断供电，大大降低投资成本，同时可离网独立运行，也可并网运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种风光互补发电系统，尤其是涉及一种互联型分布式风光互补发电系统。
背景技术
风能、太阳能是可再生的洁净能源，不消耗资源，不污染环境；是快速走向枯竭的化石类能源的最好的替代能源之一；充分开发利用可再生能源，是保护环境和实施可持续发展战略的重要途径。
目前在风能、太阳能资源丰富且已有电网的地区，有许多单位，虽然所用电网电力充足，而且有自备发电设备，但是为了大力发发展绿色能源，为保护环境和社会可持续发展做出贡献，希望探索利用当地的风能和太阳能发电，解决单位一部分用电，能参与风能、太阳能的开发利用，开创非电力企业开发利用风电、太阳能发电的示范，为风电产业开劈更加广泛的发展新途径。
我国的风力发电系统按照与电网的关系分类，划分为并网型和离网型两类。我国为并网型和离网型风力发电机设备分别制定了不同的技术标准。例如离网型风力发电机组执行的是GB/T19068.1-2003《离网型风力发电机组第一部分：技术条件》。而并网型风力发电机组执行的是GB/T79960.1-2005《风力发电机组第1部分：通用技术条件》。
我国为区分并网型和离网型风力发电机设备不同的技术标准，国标采用不同的命名方式，离网型风力发电设备的所有的技术标准命名时均冠有“离网型”定语，而并网型风力发电设备的所有的技术标准命名时均省略定语。例如上述两部技术标准的命名方法。
离网型风力发电系统
风力发电机系统与电力系统的电网相互分离而独立运行，风力发电机产生的电能作为用户自备电源使用的，这种风力发电系统称之为独立运行的离网型风力发电系统，使用的风机为离网型风力发电机组。
目前一般中小功率风力发电机组产生的电能并不通过变电设备并入电网，而是组成一个独立运行的发电和供电网络系统一离网型独立运行的风力、风光互补发电系统。包扩独立运行的风力发电系统、风光互补发电系统、风力发电提水系统、风力发电提水与发电两用系统等……。
独立运行的离网型风力、风光互补发电系统以中、小功率的风力发电机为主体，在无电区建设户用或村落用发电系统，是无电区的用户的自用电源。包括一些正在城市市场和国际市场兴起离网型风光互补路灯等。
中国是中小风机的第一大国，无论品种、生产数量、质量以及几十万台的装机容量，均为世界第一。
独立运行的离网型风力、风光互补发电系统中的中小功率的风力发电机组可以是一台，也可以是数量不等的多台中小功率的风力发电机组。
并网型风力发电机系统
风力发电机组产生的电能通过变电设备并入电网，成为电力系统的一个组成部分称之为并网型风力发电系统。
建有两台以上的并网风力发电机的风力发电站叫做风力发电场，简称风电场(或风场)。风力发电场又可分为集中式和分布式二种方式。
集中式风电场：
集中式是指在风能资源非常好的地区，集中建设多台大型风力发电机组，共同并入电网，并将电力输送给大电网，是电网电力的电源之一，称之为风电场，采用并网型风力发电机组发电。
分布式风电场：
分布式风电场则是在风资源较为丰富，但已有电力电网的地区。在用户端建设风电场，既能向电网送电，也能向用户供电的双向电源，称之为分布式风电电源，以此种风电场既区别多台风机集中发电的风电场，也区别于单纯独立运行的自备电源的方式，能减少对电网的冲击。
分布式风电场是以资源、环境效益最大化确定方式和容量的系统，将用户多种能源需求，以及资源配置状况进行系统整合优化，采用需求应对式设计和模块化配置的新型能源系统，规模相对较小，配置灵活，在欧洲应用很普遍。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种互联型分布式风光互补发电系统，该系统不需要使用大量蓄电池即可实现不间断供电，大大降低投资成本，同时可离网独立运行，也可并网运行。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种互联型分布式风光互补发电系统，包括风力发电机组、太阳能电池方阵、总控制器、蓄电池组、逆变器、泄荷器和供电分配控制开关，所述的风力发电机组、太阳能电池方阵、蓄电池组和逆变器均与总控制器连接，所述的泄荷器连接蓄电池组，所述的供电分配控制开关的一端连接逆变器，另一端连接负载，市电电网直接连接供电分配控制开关或者通过总控制器与蓄电池组连接；
风力发电机组和太阳能电池方阵正常工作时，通过总控制器向蓄电池组充电，当蓄电池组的当前电压值高于预设电压时，风力发电机组和太阳能电池方阵则通过总控制器经由逆变器、供电分配控制开关直接向负载供电；
风力发电机组和太阳能电池方阵无法正常工作时，且蓄电池组的当前电压值低于预设电压，则通过市电电网向蓄电池组充电，同时蓄电池组经由逆变器、供电分配控制开关向负载供电；
当所述的风光互补发电系统故障时，市电电网直接通过供电分配控制开关向负载供电。
所述的风力发电机组为50kW～1.5MW的永磁直驱式风力发电机组。
所述的蓄电池组采用多个2V的3000Ah蓄电池，串联构成380V的蓄电池组。
所述的泄荷器为电阻型300kW的泄荷器。
该风光互补发电系统还包括并网控制电路，通过该并网控制电路实现与市电电网并网运行。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本系统是绿色能源。
在有风和有阳光时，本系统提供风电和光电，属洁净可再生能源也就是人们常说的绿色能源。
2、能不间断供电。
由于电网电力作为备用能源，当蓄电池电压低于预设点时，电网向蓄电池充电，待到蓄电池充电达到高电压预设值时，电网关闭。所以无论何时，系统逆变器总能向负载送电。成为在线式不间断供电电源。因此本系统无需使用大量蓄电池存储电能，以备无风或阴天时使用。蓄电池就可以配得很少，大大节约了初期投资，同时也延长了蓄电池的寿命。
3、本系统是独立的自备电源，可以离网运行，无需获得行政审批。
本系统的风光互补发电系统仅向用户负载供电，是独立的自备电源。并不是电网的支路，所以不同于并网风电系统。并网风电系统是先将系统发出的电力并入电网，再由电网送往用户。是电网系统的一个分支。
本系统虽然与电网互联，但电网只是在风力不足，光强不够时，才以后备电源方式为负载供电。
4、需要时可入网，与公共电网并网运行
同时如果用户能获得并网许可，本系统可以加装并网控制电路，与电网并网，实现双向供电能力。或者直接将系统中的离网型逆变器，设计成双向并网型逆变器，也可以实现双向供电能力。
本系统就近利用现有输变电线路为电网供电，不但可以减少投资，而且可以大大减少建设周期，大大提高经济效益。
5、功率范围极宽
本系统功率范围非常宽，可以根据用户需要进行个性化设计，从1000W-3MW之间可灵活选取。本系统的风光互补发电系统是以50kW～1.5MW永磁直驱式风机组及太阳电池方阵为单个功率单元，由多个功率单元积木式模块化组合，各功率单元直流并联后，经智能控制器调控，再由同一台并网逆变器将电能并入电网，形成多种功率风光互补发电系统。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种互联型分布式风光互补发电系统，包括风力发电机组1、太阳能电池方阵2、总控制器3、蓄电池组4、逆变器5、泄荷器6和供电分配控制开关7。风力发电机组1、太阳能电池方阵2、蓄电池组4和逆变器5均与总控制器3连接，泄荷器6连接蓄电池组4，供电分配控制开关7的一端连接逆变器5，另一端通过负荷配电柜8连接负载，当风力发电机组1和太阳能电池方阵2正常工作时，通过总控制器3向蓄电池组4充电，当蓄电池组4的当前电压值高于预设电压时，风力发电机组1和太阳能电池方阵2则通过总控制器3经由逆变器5、供电分配控制开关7向负载供电，具体的负载分配可以由负荷配电柜8完成。
市电电网9直接连接供电分配控制开关7或者通过总控制器3与蓄电池组4连接，当风力发电机组1和太阳能电池方阵2无法正常工作时，且蓄电池组4的当前电压值低于预设电压，则通过市电电网9向蓄电池组4充电，同时蓄电池组4经由逆变器5、供电分配控制开关7向负载供电。
而当所述的风光互补发电系统故障时，可直接接入市电电网9，由市电电网9直接通过供电分配控制开关7向负载供电。
本发明的主要技术指标为：
1)功率300KW。
2)系统额定电压：380V.
3)系统控制：
系统使用可编程控制器(PLC)能对系统运行、整流器整流、最大功率跟踪、进行智能化统一管理和控制。
4)对环境的要求
室外温度：-25℃～+45℃；室内温度：0℃～+40℃；空气相对湿度不超过90％(25℃±5℃)；海拔高度不超过2000m。
5)对风能、太阳能资源的要求
a)当地年平均风速大于4.5m/s系统可使用区；
b)当地年平均风速(V)：V≥5m/s为良好使用区；
c)V≥5.5m/s为非常好的使用地区。
所采用的相关设备的参数为如下：
1、风力发电机组
生产企业：上海万德风力发电股份有限公司
型号：FD13-50/12型
风轮直径：13m
叶片数量：3只
叶片材料：木芯玻璃纤维环氧涂覆
调速方式：失速
额定风速：12m/s
切入风速：3.5m/s
工作风速范围：3m/s-25m/s
额定功率：50kW
输出电压：AC380V
发电机型式：三相稀土永磁同步发电机
2、总控制器
采用FK-300型300kW系统总控制柜，将各种电子设备和电子元器件安装在一个防护用的柜形结构内的电控设备，所以称为控制柜。本系统总控制器具有整流、充电、放电、保护以及进行市电与风光电源供电的切换控制等。所有功能均由可编程控制器(PLC)程序化自动化实施。
生产企业：上海万德风力发电股份有限公司
型号：FK-300型
输入电压：AC220V-450V；
输入功率：最大功率350kW；
输出功率：300kW
输出电压：DC320V-620V；
4、离网逆变器(可购买专业生产厂的成熟产品)
输入电压：DC180V-450V；
输出功率：300kW
输出电压：AC380V；
5、供电分配控制开关
在总控制器的指令下，实现电网与风光互补发电系统的有序切换。
生产企业：上海万德风力发电股份有限公司
6、太阳能电池方阵
由外购的150kW太阳电池组件组成输出电压为380V的光伏发电方阵。
7、蓄电池
采用单体2V的3000Ah蓄电池，串联成380V电池组。
8、泄荷器
电阻型300kw泄荷器。
Claims (5)
1.一种互联型分布式风光互补发电系统，其特征在于，包括风力发电机组、太阳能电池方阵、总控制器、蓄电池组、逆变器、泄荷器和供电分配控制开关，所述的风力发电机组、太阳能电池方阵、蓄电池组和逆变器均与总控制器连接，所述的泄荷器连接蓄电池组，所述的供电分配控制开关的一端连接逆变器，另一端连接负载，市电电网直接连接供电分配控制开关或者通过总控制器与蓄电池组连接；
风力发电机组和太阳能电池方阵正常工作时，通过总控制器向蓄电池组充电，当蓄电池组的当前电压值高于预设电压时，风力发电机组和太阳能电池方阵则通过总控制器经由逆变器、供电分配控制开关直接向负载供电；
风力发电机组和太阳能电池方阵无法正常工作时，且蓄电池组的当前电压值低于预设电压，则通过市电电网向蓄电池组充电，同时蓄电池组经由逆变器、供电分配控制开关向负载供电；
当所述的风光互补发电系统故障时，市电电网直接通过供电分配控制开关向负载供电。
2.根据权利要求1所述的一种互联型分布式风光互补发电系统，其特征在于，所述的风力发电机组为50kW～1.5MW的永磁直驱式风力发电机组。
3.根据权利要求1所述的一种互联型分布式风光互补发电系统，其特征在于，所述的蓄电池组采用多个2V的3000Ah蓄电池，串联构成380V的蓄电池组。
4.根据权利要求1所述的一种互联型分布式风光互补发电系统，其特征在于，所述的泄荷器为电阻型300kW的泄荷器。
5.根据权利要求1所述的一种互联型分布式风光互补发电系统，其特征在于，该风光互补发电系统还包括并网控制电路，通过该并网控制电路实现与市电电网并网运行。
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