風(fēng)電場(chǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、升壓控制方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)電場(chǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、升壓控制方法、 裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)能是一種清潔的可再生能源，把風(fēng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，這 就是風(fēng)力發(fā)電。近年來(lái)，風(fēng)電技術(shù)越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視，并將保持較高的速度繼續(xù)發(fā) 展。然而，相對(duì)于其他發(fā)電設(shè)施，風(fēng)力發(fā)電具有一定的特殊性，如負(fù)荷隨機(jī)波動(dòng)、輕載運(yùn)行工 況占多數(shù)等。
[0003] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)電場(chǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示例性示意圖，參照?qǐng)D1，常見(jiàn)的風(fēng)電場(chǎng)的拓 撲結(jié)構(gòu)是"一機(jī)一變"方式，即一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組連接一臺(tái)機(jī)組升壓變壓器。在風(fēng)電場(chǎng)中， 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電壓為690V。經(jīng)過(guò)機(jī)組升壓變壓器將電壓升高到10kV或35kV，然后經(jīng) 集電饋線將所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的電能匯集輸送到升壓站（如主變壓器）進(jìn)行升壓，達(dá)到 110kV或220kV送入電力系統(tǒng)。
[0004] 然而，上述方式具有以下不足之處：首先，在負(fù)載率較高的區(qū)間，機(jī)組升壓變壓器 的效率較高，當(dāng)負(fù)載率下降到一定程度后，機(jī)組升壓變壓器的效率會(huì)急劇下降；其次，由于 風(fēng)力發(fā)電的輸出波動(dòng)大、輕載工況多的特點(diǎn)，上述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會(huì)使機(jī)組升壓變壓器經(jīng)常運(yùn)行 在低效率狀態(tài)，其功率損耗相對(duì)較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例的目的在于，提供一種風(fēng)電場(chǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、升壓控制方法、裝置及系 統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組升壓變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行于高效率區(qū)間，降低功耗。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種風(fēng)電場(chǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述拓?fù)?結(jié)構(gòu)包括：一一對(duì)應(yīng)設(shè)置且選擇性連接的至少一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群和至少一個(gè)機(jī)組升壓 變壓器集群，其中，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群包括多臺(tái)并聯(lián)連接的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，所述機(jī)組升 壓變壓器集群包括多臺(tái)并聯(lián)連接的機(jī)組升壓變壓器。
[0007] 本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種風(fēng)電場(chǎng)的升壓控制方法，所述風(fēng)電場(chǎng)采用如前述實(shí) 施例所述的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述升壓控制方法包括：對(duì)每一風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群及對(duì)應(yīng)設(shè)置的機(jī) 組升壓變壓器集群執(zhí)行如下動(dòng)作：獲取所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群的輸出功率負(fù)載率；根據(jù)所 述輸出功率負(fù)載率調(diào)整對(duì)應(yīng)設(shè)置的機(jī)組升壓變壓器集群中運(yùn)行的機(jī)組升壓變壓器的數(shù)量。
[0008] 本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種風(fēng)電場(chǎng)的升壓控制裝置，所述風(fēng)電場(chǎng)采用如前述實(shí) 施例所述的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述升壓控制裝置包括：負(fù)載率獲取模塊，用于分別獲取所述至少一 個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群的輸出功率負(fù)載率；變壓器數(shù)量調(diào)整模塊，用于分別根據(jù)所述輸出功 率負(fù)載率調(diào)整對(duì)應(yīng)設(shè)置的機(jī)組升壓變壓器集群中運(yùn)行的機(jī)組升壓變壓器的數(shù)量。
[0009] 本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種風(fēng)電場(chǎng)的升壓控制系統(tǒng)，所述升壓控制系統(tǒng)包括如 前述實(shí)施例所述的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及如前述實(shí)施例所述的升壓控制裝置，所述升壓控制裝置與 所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的機(jī)組升壓變壓器集群電氣連接。
[0010] 本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)電場(chǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、升壓控制方法、裝置及系統(tǒng)，通過(guò)將風(fēng)力 發(fā)電機(jī)組及機(jī)組升壓變壓器分別進(jìn)行分組，同一集群內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用并聯(lián)的連接方 式，同一集群內(nèi)的機(jī)組升壓變壓器也采用并聯(lián)的連接方式，形成集群對(duì)集群的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。從 而使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組升壓變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行于高效率區(qū)間，降低了功率損耗。并且，同一集群 內(nèi)的機(jī)組升壓變壓器之間互為備用，提高了風(fēng)電場(chǎng)集電網(wǎng)的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)電場(chǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示例性示意圖；
[0012] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的風(fēng)電場(chǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的流程示意圖；
[0013] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例二的風(fēng)電場(chǎng)的升壓控制方法的流程示意圖；
[0014] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例三的風(fēng)電場(chǎng)的升壓控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例風(fēng)電場(chǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、升壓控制方法、裝置及系統(tǒng)進(jìn) 行詳細(xì)描述。
[0016] 實(shí)施例一
[0017] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的風(fēng)電場(chǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的流程示意圖，參照?qǐng)D2,風(fēng)電場(chǎng)的拓 撲結(jié)構(gòu)包括一一對(duì)應(yīng)設(shè)置且選擇性連接的至少一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群210和至少一個(gè)機(jī) 組升壓變壓器集群220,其中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群210包括多臺(tái)并聯(lián)連接的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組， 機(jī)組升壓變壓器集群220包括多臺(tái)并聯(lián)連接的機(jī)組升壓變壓器。
[0018] 在具體的實(shí)現(xiàn)方式中，以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群為例，每個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群內(nèi)風(fēng)力 發(fā)電機(jī)組的臺(tái)數(shù)可以為任意數(shù)，各個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群之間可以使用相同臺(tái)數(shù)的風(fēng)力發(fā)電 機(jī)組，也可以使用不同臺(tái)數(shù)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。通常，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的臺(tái)數(shù)為大于等于2的自 然數(shù)，以2-4臺(tái)為宜。同理，機(jī)組升壓變壓器集群內(nèi)機(jī)組升壓變壓器的臺(tái)數(shù)也可以為任意 數(shù)，各個(gè)機(jī)組升壓變壓器集群之間可以使用相同或者不同臺(tái)數(shù)的機(jī)組升壓變壓器。
[0019] 在本實(shí)施例中，風(fēng)電場(chǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用的是"集群對(duì)集群"方式，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 集群和機(jī)組升壓變壓器集群之間，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與機(jī)組升壓變壓器的臺(tái)數(shù)可以相同，也可 以不同。此外，每個(gè)機(jī)組升壓變壓器集群中，各臺(tái)機(jī)組升壓變壓器的容量可以相同，也可以 大小搭配。
[0020] 優(yōu)選地，風(fēng)電場(chǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還包括多個(gè)第一自動(dòng)斷路器，第一自動(dòng)斷路器設(shè)置在 機(jī)組升壓變壓器與對(duì)應(yīng)設(shè)置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群之間。
[0021] 進(jìn)一步地，第一自動(dòng)斷路器的數(shù)量與機(jī)組升壓變壓器的數(shù)量相同，且一一對(duì)應(yīng)設(shè) 置。
[0022] 具體地，各機(jī)組升壓變壓器集群的輸出端分別與集電饋線相連接。風(fēng)電場(chǎng)的拓?fù)?結(jié)構(gòu)還可以包括依次連接的集電饋線、第二自動(dòng)斷路器、主變壓器和電網(wǎng)母線。具體地，每 個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群輸出的電能匯集進(jìn)入機(jī)組升壓變壓器集群，然后通過(guò)集電饋線匯集到 主變壓器，升壓達(dá)到110kV或220kV送入電力系統(tǒng)的電網(wǎng)母線。
[0023] 本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電場(chǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及機(jī)組升壓變壓器分別 進(jìn)行分組，同一集群內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和同一集群內(nèi)的機(jī)組升壓變壓器均采用并聯(lián)的連接 方式，形成集群對(duì)集群的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。從而使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組升壓變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行于高效率 區(qū)間，降低了功率損耗。并且，同一集群內(nèi)的機(jī)組升壓變壓器之間互為備用，當(dāng)一臺(tái)機(jī)組升 壓變壓器損壞，同組內(nèi)的其他機(jī)組升壓變壓器可保證對(duì)應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群在一定功率 以下運(yùn)行，進(jìn)而提高了風(fēng)電場(chǎng)集電網(wǎng)的可靠性。
[0024] 實(shí)施例二
[0025] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例二的風(fēng)電場(chǎng)的升壓控制方法的流程示意圖，如圖3所示，風(fēng)電 場(chǎng)采用如實(shí)施例一所述的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，風(fēng)電場(chǎng)的升壓控制方法包括對(duì)每一風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群 及對(duì)應(yīng)設(shè)置的機(jī)組升壓變壓器集群執(zhí)行如下動(dòng)作：
[0026] 步驟310 :獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群的輸出功率負(fù)載率。
[0027] 具體地，獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群中各風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實(shí)際輸出功率及額定輸出功 率，分別根據(jù)實(shí)際輸出功率和額定輸出功率確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群的輸出功率負(fù)載率。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，前述根據(jù)實(shí)際輸出功率和額定輸出功率確定風(fēng)力發(fā)電 機(jī)組集群的輸出功率負(fù)載率的處理可包括：計(jì)算每一風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群中各風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 的實(shí)際輸出功率的和值和各風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的額定輸出功率的和值，將實(shí)際輸出功率的和值 與額定輸出功率的和值的比值作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群的輸出功率負(fù)載率。
[0029] 具體可利用下式（1)計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群的輸出功率負(fù)載率：
[0030]
[0031] 其中，R為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群的輸出功率負(fù)載率，P$Sl為第i臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的 實(shí)際輸出功率，i為第i臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的額定輸出功率，i為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集群 中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的臺(tái)數(shù)，1 <i<n，i為正整數(shù)。
[0032] 步驟320 :根據(jù)輸出功率負(fù)載率調(diào)整對(duì)應(yīng)設(shè)置的機(jī)組升壓變壓器集群中運(yùn)行的機(jī) 組升壓變壓器的數(shù)量。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例，步驟320包括：根據(jù)輸出功率負(fù)載率及預(yù)設(shè)閾值，調(diào)整 對(duì)應(yīng)設(shè)置的機(jī)組升壓變壓器集群中運(yùn)行的機(jī)組升壓變壓器的數(shù)量。