一種大容量新能源發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種含光伏電站、風(fēng)力電站、儲(chǔ)能電站的新能源電站經(jīng)過直流輸電線路接入以中高壓變頻器、中高壓電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器和同步發(fā)電機(jī)為核心裝置的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)，具體而言，特別是一種大容量光伏電站、風(fēng)力電站、儲(chǔ)能電站采用同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電、并網(wǎng)調(diào)頻和孤網(wǎng)供電的發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]煤、石油、天然氣等化石能源具有不可持續(xù)性，大量利用產(chǎn)生的全球變暖、環(huán)境惡化等問題危及人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展；另一方面，隨著技術(shù)進(jìn)步和發(fā)電成本下降，太陽能、風(fēng)力發(fā)電等可再生清潔能源發(fā)電規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，占發(fā)電量的比例越來越大，但是太陽能、風(fēng)力發(fā)電具有隨機(jī)性、間歇性，單個(gè)光伏并網(wǎng)逆變器、風(fēng)能變流器受電力電子器件的限制額定功率較小，100MW以上大容量光伏電站、風(fēng)力發(fā)站需要使用幾十臺(tái)甚至上千臺(tái)的光伏逆變器、風(fēng)能變流器，并且光伏逆變器、風(fēng)能變流器在一個(gè)區(qū)域內(nèi)集中并網(wǎng)容易產(chǎn)生電網(wǎng)電壓、頻率波動(dòng)和諧波等電能質(zhì)量問題，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生電網(wǎng)諧振，危及電網(wǎng)安全運(yùn)行;隨著新能源大規(guī)模并網(wǎng)，增加了電力系統(tǒng)調(diào)峰難度，迫切需要支持大容量光伏、風(fēng)力電站友好并網(wǎng)的發(fā)電技術(shù)。
[0003]常規(guī)調(diào)頻電源響應(yīng)速度慢、爬坡速度低，已不能適應(yīng)電力系統(tǒng)快速發(fā)展及新能源大規(guī)模接入的需求;而儲(chǔ)能調(diào)頻具有快速精確的功率跟蹤能力，比常規(guī)調(diào)頻電源更加高效；但目前在儲(chǔ)能和電網(wǎng)之間起著能量轉(zhuǎn)換作用的關(guān)鍵設(shè)備儲(chǔ)能逆變器也受到電力電子元器件的限制，主流的單臺(tái)最大功率為500KW，限制了儲(chǔ)能調(diào)頻的應(yīng)用。
[0004]在很多海島和邊遠(yuǎn)地區(qū)，沒有大電網(wǎng)，依靠柴油發(fā)電的供電成本高且污染環(huán)境，或者有光伏、風(fēng)力發(fā)電和蓄電池儲(chǔ)能，并使用逆變器供電的發(fā)電設(shè)施，但單臺(tái)逆變器的額定功率有限及對(duì)負(fù)載尤其是大功率電機(jī)適應(yīng)性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種光伏電站、風(fēng)力電站、儲(chǔ)能電站經(jīng)過直流輸電線接入以中高壓變頻器、中高壓電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器和同步發(fā)電機(jī)為核心裝置的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的方案和實(shí)施實(shí)例，所述發(fā)電系統(tǒng)用于并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，提高大容量光伏電站、風(fēng)力電站并網(wǎng)發(fā)電的電能質(zhì)量;所述發(fā)電系統(tǒng)用于并網(wǎng)調(diào)頻時(shí)，能快速響應(yīng)調(diào)度，相對(duì)儲(chǔ)能逆變器具有額定功率大的優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)大了儲(chǔ)能調(diào)頻的應(yīng)用范圍；所述發(fā)電系統(tǒng)用于孤網(wǎng)供電時(shí)，相對(duì)逆變器具有額定功率大及對(duì)負(fù)載的普遍適應(yīng)能力。
[0006]中高壓變頻器為額定電壓大于1000V的中壓變頻器和高壓變頻器，中高壓電動(dòng)機(jī)為額定電壓大于1000V的中壓電動(dòng)機(jī)和高壓電動(dòng)機(jī)。
[0007]不同于傳統(tǒng)的光伏并網(wǎng)發(fā)電、風(fēng)力并網(wǎng)發(fā)電，本發(fā)電系統(tǒng)先把光伏電站、風(fēng)力電站輸出的直流電能經(jīng)過直流輸電線路輸送到能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，在能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進(jìn)行集中電能轉(zhuǎn)換和輸出，隔離了數(shù)量眾多的電力電子裝置對(duì)電網(wǎng)的影響，提高電網(wǎng)電能質(zhì)量并保障電網(wǎng)安全運(yùn)行。
[0008]儲(chǔ)能電站經(jīng)過直流輸電線路接入能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
[0009]直流輸電線路的正極與負(fù)極之間的額定電壓大于1500V。
[0010]能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的運(yùn)行原理為直流輸電線路把新能源電站的直流電能輸入中高壓變頻器，其正極接中高壓變頻器正極，其負(fù)極接中高壓變頻器負(fù)極，中高壓變頻器驅(qū)動(dòng)中高壓電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速運(yùn)行，把直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，中高壓電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器與同步發(fā)電機(jī)聯(lián)接帶動(dòng)同步發(fā)電機(jī)發(fā)電，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為交流電能，從而實(shí)現(xiàn)直流電能到交流電能的轉(zhuǎn)換。
[0011 ]本發(fā)電系統(tǒng)具有3種運(yùn)行模式。
[0012]第I種是并網(wǎng)發(fā)電，光伏電站、風(fēng)力電站向直流輸電線路輸入不穩(wěn)定的功率;為保證直流輸電線路穩(wěn)定運(yùn)行，即首先保證直流輸電線路的輸入、輸出功率平衡，通過實(shí)時(shí)控制中高壓變頻器的輸入功率穩(wěn)定直流輸電線路的電壓，其過程為中高壓變頻器驅(qū)動(dòng)中高壓電動(dòng)機(jī)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)中高壓電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩從而實(shí)時(shí)控制中高壓變頻器的輸入功率，通過聯(lián)軸器把能量由中高壓電動(dòng)機(jī)傳輸?shù)酵桨l(fā)電機(jī)，同步發(fā)電機(jī)再把電能輸送到電網(wǎng)；儲(chǔ)能電站通過充電從直流輸電線路吸收功率，通過放電向直流輸電線路輸入功率，因此，通過實(shí)時(shí)控制儲(chǔ)能電站的充電和放電功率能夠平滑光伏電站、風(fēng)力電站輸出功率波動(dòng)，更進(jìn)一步地，通過實(shí)時(shí)控制儲(chǔ)能電站的充電和放電功率能夠?qū)崿F(xiàn)光伏電站、風(fēng)力電站可調(diào)度地輸送電能到大電網(wǎng)。
[0013]第2種是并網(wǎng)調(diào)頻，原理為根據(jù)電網(wǎng)頻率變化同步發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸送有功功率調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率，通過中高壓變頻器實(shí)時(shí)控制中高壓電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩使同步發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸入有功功率，為保證直流輸電線路穩(wěn)定運(yùn)行，即首先保證直流輸電線路的輸入、輸出功率平衡，通過實(shí)時(shí)控制儲(chǔ)能電站的充電和放電功率穩(wěn)定直流輸電線路的電壓。
[0014]第3種是孤網(wǎng)供電，本發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成I個(gè)孤立的電網(wǎng)，首先通過實(shí)時(shí)控制儲(chǔ)能電站的充電和放電功率穩(wěn)定直流輸電線路的電壓，同步發(fā)電機(jī)的輸出功率由電網(wǎng)負(fù)荷決定，使得中高壓電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)變化，需要中高壓變頻器實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)中高壓電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩使中高壓電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電，大部分光伏、風(fēng)力發(fā)電先儲(chǔ)存于儲(chǔ)能電站，少部分由同步發(fā)電機(jī)即時(shí)供給負(fù)荷，把不穩(wěn)定的光伏、風(fēng)力發(fā)電通過儲(chǔ)能的調(diào)節(jié)按照負(fù)荷需要輸出，實(shí)現(xiàn)光伏、風(fēng)力發(fā)電的就近利用。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例公開的一種大容量新能源發(fā)電系統(tǒng)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例公開的一種大容量光伏電站不意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例公開的一種大容量風(fēng)力電站示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例公開的一種大容量光伏、風(fēng)力電站不意圖。
[0019]圖5為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例公開的一種大容量?jī)?chǔ)能調(diào)頻電站示意圖。
[0020]圖6為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例公開的一種大容量光伏和儲(chǔ)能電站示意圖。
[0021 ]圖7為本發(fā)明實(shí)施實(shí)例公開的一種大容量風(fēng)力和儲(chǔ)能電站示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诎l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所