專利名稱：可再生能源集中式發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及的是一種發(fā)電裝置，特別是涉及到一種將多種分布式電源有機結(jié)合在一起實現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電運行的發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
社會經(jīng)濟的發(fā)展對電力的需求迅猛增長，由于傳統(tǒng)火力發(fā)電所需的煤炭、石油等常規(guī)一次性能源日趨枯竭，致使可再生能源發(fā)電技術(shù)在電力行業(yè)中的地位日益突出。屬于新能源的可再生能源發(fā)電主要包括風力發(fā)電、太陽能(光伏)發(fā)電、燃料電池發(fā)電、(微型)燃氣輪機發(fā)電、生物能發(fā)電、地熱發(fā)電、潮汐發(fā)電、波浪發(fā)電等內(nèi)容。由于可再生能源的可再生性、以及發(fā)電過程中的環(huán)保性等得天獨厚的優(yōu)點，國內(nèi)外的科研機構(gòu)和專家、學者都正在致力于可再生能源發(fā)電技術(shù)的深入研究和推廣、應用。在現(xiàn)已取得的研究成果中，以分布式發(fā)電和微網(wǎng)技術(shù)為主。分布式發(fā)電是以各種可再生能源發(fā)電裝置為核心，構(gòu)成容量為千瓦至兆瓦級不等的小型模塊式且與環(huán)境兼容的獨立電源，即分布式電源，這些分布式電源以分散的方式布置在用戶附近，進而滿足特定用戶需求或支持電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。分布式發(fā)電在不改變原有配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的基礎上，延緩了輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)升級換代所需的巨額投資，同時也有效改善了大電網(wǎng)的供電可靠性，提高了供電質(zhì)量。但是分布式發(fā)電技術(shù)的應用在潮流分布、電壓穩(wěn)定、諧波含量、短路電流、繼電保護等方面，對配電網(wǎng)的運行和控制也帶來了諸多的不利影響。微網(wǎng)是指在局部區(qū)域內(nèi)直接將分布式發(fā)電單元、電力網(wǎng)絡和終端用戶聯(lián)系在一起，通過有效的協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)熱、電、冷聯(lián)供方案，進而優(yōu)化和提高能源利用效率，推動分布式電源上網(wǎng)，降低大電網(wǎng)的負擔，改善電網(wǎng)的安全可靠性。但是在微網(wǎng)內(nèi)部，由于分布式電源輸出電能的不穩(wěn)定，致使其中的非重要負荷的供電可靠性無法得到保障。并且風能、潮汐能、波浪能等某些可再生能源的分布地域往往與用電負荷相距過遠，因此微網(wǎng)的應用范圍必然會受到限制。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種在無需借助于用電負荷的前提下，就可以實現(xiàn)各個分布式電源間協(xié)調(diào)控制，進而對輸出的電能進行調(diào)節(jié)，滿足電網(wǎng)或用電負荷的需求的可再生能源集中式發(fā)電裝置。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的包括主電源、多個輔助電源、儲能裝置和兩條直流電壓母線，主電源ZDYl的交流側(cè)與電網(wǎng)或用電負荷連接，主電源ZDYl的直流側(cè)與第一直流電壓母線DCBusl、第二直流電壓母線DCBus2連接；每個輔助電源FDYPHFOTn的輸出都接至第一直流電壓母線DCBusl、 第二直流電壓母線DCBus2 ；儲能裝置CNZZl的輸出或輸入端與第一直流電壓母線DCBusl、 第二直流電壓母線DCBus2連接。所述主電源ZDYl內(nèi)部必須包含有直流-交流變換電路DC/AC1和雙饋發(fā)電機 Drei，直流-交流變換電路DC/AC1的直流側(cè)與第一直流電壓母線DCBusl、第二直流電壓母線DCBus2連接，直流-交流變換電路DC/AC1的交流側(cè)與雙饋發(fā)電機DTOl的勵磁繞組連接； 雙饋發(fā)電機Drei的電樞繞組與電網(wǎng)或用電負荷連接。本實用新型提出的可再生能源集中式發(fā)電裝置正常運行時，輔助電源FDYPHFOTn 和主電源ZDYl都工作在發(fā)電狀態(tài)，將各種可再生能源轉(zhuǎn)化為電能。所有輔助電源FDYL··· FDYn輸出的電能都匯集在直流電壓母線DCBusl、DCBus2上，這部分電能經(jīng)過直流-交流變換電路DC/AC1的轉(zhuǎn)換，進入雙饋發(fā)電機Drei的勵磁繞組。主電源ZDYl自身轉(zhuǎn)化的電能和所有輔助電源FDYi…？沉！!輸出的電能共同經(jīng)過雙饋發(fā)電機Drei的電樞繞組進入電網(wǎng)或供給用電負荷。當主電源ZDYl自身轉(zhuǎn)化的電能和所有輔助電源？0￥^+沉11輸出的電能總量大于電網(wǎng)或用電負荷的實際需求時，儲能裝置CNZZl處于充電狀態(tài)，吸收多余的電能，確保直流電壓母線DCBUS1、DCBUS2電壓穩(wěn)定；反之，儲能裝置CNZZl處于放電狀態(tài)，提供能量補償，確保雙饋發(fā)電機Drei的電樞繞組輸出的電能滿足實際用電需求。與現(xiàn)有的分布式發(fā)電和微網(wǎng)相比，本實用新型提出的可再生能源集中式發(fā)電裝置的應用可取得以下有益效果(1)與分布式發(fā)電中各個分布式電源彼此獨立相比，可再生能源集中式發(fā)電裝置借助于主電源中的雙饋發(fā)電機，實現(xiàn)了主電源、輔助電源和儲能裝置之間在結(jié)構(gòu)和控制上的統(tǒng)一；而與微網(wǎng)相比，可再生能源集中式發(fā)電裝置的內(nèi)部構(gòu)成中無需任何的用電負荷，因此其控制對象少，控制策略相對簡單，應用范圍廣(不受用電負荷的限制)，更容易實現(xiàn)。(2)利用主電源中雙饋發(fā)電機能量雙向流動的特點，結(jié)合直流母線上儲能裝置的應用，可再生能源集中式發(fā)電裝置能夠?qū)μ峁┙o電網(wǎng)的電能進行控制和調(diào)節(jié)。(3)從電網(wǎng)的角度來看，可再生能源集中式發(fā)電裝置等效為一臺雙饋發(fā)電機，因此有利于電網(wǎng)的潮流分布、繼電保護和短路電流等問題的計算、分析。(4)與微網(wǎng)和分布式發(fā)電借助于電力電子器件的并網(wǎng)連接方式不同，可再生能源集中式發(fā)電裝置是通過主電源中的雙饋發(fā)電機實現(xiàn)與電網(wǎng)的電氣連接，通過對雙饋發(fā)電機參數(shù)的合理設計，可以有效地減少注入電網(wǎng)的諧波成分和含量，提高供電質(zhì)量。并且由于避免了電力電子器件與電網(wǎng)的直接聯(lián)系，因此有助于提高電網(wǎng)的安全性和可靠性。(5)主電源中的雙饋發(fā)電機正常運行時勵磁繞組的勵磁電壓較低，因此位于勵磁繞組側(cè)直流電壓母線上的各個輔助電源和儲能裝置的電壓等級低，有利于輔助電源和儲能裝置簡化結(jié)構(gòu)，提高安全和可靠性，并降低成本。

圖1可再生能源集中式發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖2主電源ZDYl內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。圖3包含有多個主電源的可再生能源集中式發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖舉例對本實用新型做更詳細的描述實施方式一結(jié)合圖1和圖2。主電源ZDYl采用具有雙饋發(fā)電機結(jié)構(gòu)的可再生能源發(fā)電裝置，例如雙饋風力發(fā)電機發(fā)電裝置、雙饋水力發(fā)電機發(fā)電裝置等；雙饋發(fā)電機Drei可采用有刷雙饋發(fā)電機或無刷雙饋發(fā)電機；直流-交流變換電路DC/AC1采用由IGBT、MOSFET等電力電子器件構(gòu)成的可控三相半橋式電路，或其他可以實現(xiàn)能量在直流和交流兩側(cè)雙向流動的變換電路；輔助電源FDYPHFOTn可采用現(xiàn)有的任意一種或多種可再生能源發(fā)電裝置，例如光伏發(fā)電裝置、燃料電池、潮汐發(fā)電裝置等，但是輔助電源的數(shù)目應大于等于1 ；儲能裝置CNZZl可采用蓄電池組、電容器組、超級電容器組或飛輪儲能裝置等構(gòu)成；直流電壓母線DCBusl、DCBus2可采用銅排或電纜線等構(gòu)成。輔助電源FDYPuFOTn和主電源ZDYl都工作在發(fā)電狀態(tài)，輔助電源FDYPuFOTn 輸出的電能都匯集到直流電壓母線DCBusl、DCBus2上，再經(jīng)過直流-交流變換電路DC/AC1 的轉(zhuǎn)換，進入雙饋發(fā)電機Drei的勵磁繞組。主電源ZDYl自身轉(zhuǎn)化的電能和所有輔助電源 FDYPHFOTn輸出的電能共同經(jīng)過雙饋發(fā)電機Drei的電樞繞組進入電網(wǎng)或供給用電負荷。 當主電源ZDYl自身轉(zhuǎn)化的電能和所有輔助電源出的電能總量大于電網(wǎng)或用電負荷的實際需求時，儲能裝置CNZZl處于充電狀態(tài)，吸收多余的電能，確保直流電壓母線 DCBusUDCBus2電壓穩(wěn)定；反之，儲能裝置CNZZl處于放電狀態(tài)，提供能量補償，確保雙饋發(fā)電機Drei的電樞繞組輸出的電能滿足實際用電需求。實施方式二 結(jié)合圖3。可再生能源集中式發(fā)電裝置中包含有多個主電源ZDYPHZOTn，每個主電源ZDYl 的交流側(cè)與電網(wǎng)或用電負荷連接，每個主電源ZDYl的直流側(cè)與第一直流電壓母線DCBusl、 第二直流電壓母線DCBus2連接。 其他與實施方式一相同。
權(quán)利要求1.一種可再生能源集中式發(fā)電裝置，包括主電源、多個輔助電源、儲能裝置和兩條直流電壓母線，其特征是主電源(ZDYl)的交流側(cè)與電網(wǎng)或用電負荷連接，主電源(ZDYl)的直流側(cè)與第一直流電壓母線(DCBusl)、第二直流電壓母線(DCBud)連接；每個輔助電源 (FDYPHFOTn)的輸出都接至第一直流電壓母線(DCBusl)、第二直流電壓母線(DCBus2)； 儲能裝置(CNZZl)的輸出或輸入端與第一直流電壓母線(DCBusl)、第二直流電壓母線 (DCBus2)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再生能源集中式發(fā)電裝置，其特征是所述主電源(ZDYl) 內(nèi)部必須包含有直流-交流變換電路(dc/aci)和雙饋發(fā)電機(Drei)，直流-交流變換電路(DC/AC1)的直流側(cè)與第一直流電壓母線(DCBusl)、第二直流電壓母線(DCBus2)連接，直流-交流變換電路(dc/aci)的交流側(cè)與雙饋發(fā)電機(Drei)的勵磁繞組連接；雙饋發(fā)電機 (DFGl)的電樞繞組與電網(wǎng)或用電負荷連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可再生能源集中式發(fā)電裝置，其特征是包含有多個主電源(ZDYl"*ZOTn)，每個主電源(ZDYl)的交流側(cè)與電網(wǎng)或用電負荷連接，每個主電源 (ZDYl)的直流側(cè)與第一直流電壓母線(DCBusl)、第二直流電壓母線(DCBus2)連接。
專利摘要本實用新型提供的是一種可再生能源集中式發(fā)電裝置。包括主電源、多個輔助電源、儲能裝置和兩條直流電壓母線，主電源(ZDY1)的交流側(cè)與電網(wǎng)或用電負荷連接，主電源(ZDY1)的直流側(cè)與第一直流電壓母線(DCBus1)、第二直流電壓母線(DCBus2)連接；每個輔助電源(FDY1…FDYn)的輸出都接至第一直流電壓母線(DCBus1)、第二直流電壓母線(DCBus2)；儲能裝置(CNZZ1)的輸出或輸入端與第一直流電壓母線(DCBus1)、第二直流電壓母線(DCBus2)連接。本實用新型的可再生能源集中式發(fā)電裝置，在無需借助于用電負荷的前提下，就可以實現(xiàn)各個分布式電源間協(xié)調(diào)控制，進而對輸出的電能進行調(diào)節(jié)，滿足電網(wǎng)或用電負荷的需求。
文檔編號H02J3/38GK202042910SQ20112016962
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者劉政宇, 姜云橋, 張強, 張敬南, 張镠鐘, 李軍, 畢洪大 申請人:哈爾濱工程大學