一種氣液兩相儲(chǔ)能的功率分配裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氣液兩相儲(chǔ)能的功率分配裝置。它包括有功率監(jiān)測(cè)器（1）、控制器（2）和調(diào)節(jié)器（3），功率監(jiān)測(cè)器（1）連接在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的輸出端口，功率監(jiān)測(cè)器（1）的數(shù)據(jù)輸出端連接控制器（2）的信號(hào)輸入端，控制器（2）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理輸出控制信號(hào)，控制器（2）的信號(hào)輸出端連接調(diào)節(jié)器（3）的受控端，調(diào)節(jié)器（3）的功率輸入端并聯(lián)接入電網(wǎng)，調(diào)節(jié)器（3）的功率負(fù)載作為能量轉(zhuǎn)換器置于氣液兩相儲(chǔ)能裝置（4）內(nèi)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：能夠準(zhǔn)確分配風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的輸出功率，風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)輸出功率的平衡穩(wěn)定，且功率調(diào)節(jié)響應(yīng)快。
【專利說明】—種氣液兩相儲(chǔ)能的功率分配裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)，具體涉及一種氣液兩相儲(chǔ)能的功率分配裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，風(fēng)電特性對(duì)電網(wǎng)的負(fù)面影響也愈加顯著。風(fēng)電場(chǎng)配置適當(dāng)?shù)膬?chǔ)能裝置可以有效遏制因風(fēng)速不斷變化而造成的輸出功率波動(dòng)。
[0003]常見的儲(chǔ)能裝置中，抽水儲(chǔ)能技術(shù)儲(chǔ)能容量大，但對(duì)于地理環(huán)境有著特殊的要求，并且需要較長(zhǎng)的建設(shè)周期。蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛，但蓄電池循環(huán)壽命較低，由于風(fēng)能的隨機(jī)性和間歇性使得蓄電池需要頻繁充放電，大大降低了其使用周期，同時(shí)蓄電池功率密度較低，響應(yīng)速度較慢，對(duì)于超短期的功率波動(dòng)或電力擾動(dòng)無(wú)力調(diào)節(jié)。超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)需要持續(xù)維持線圈處于超導(dǎo)狀態(tài)所需要的低溫而花費(fèi)的維護(hù)費(fèi)用就十分昂貴，過高的維護(hù)費(fèi)用成為了選擇長(zhǎng)期能量?jī)?chǔ)備方式時(shí)不得不考慮的因素，這樣便限制了超導(dǎo)儲(chǔ)能應(yīng)用的普及。從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)效性來看，風(fēng)電系統(tǒng)需要?jiǎng)討B(tài)特性更好的快速儲(chǔ)能元件。
[0004]在這些儲(chǔ)能裝置中，氣液兩相儲(chǔ)能裝置能夠提高能源利用率，它利用相變材料發(fā)生相變時(shí)進(jìn)行的能量轉(zhuǎn)化，能實(shí)現(xiàn)快速儲(chǔ)能的要求。對(duì)于氣液兩相儲(chǔ)能裝置必須考慮到它的儲(chǔ)能特性，具備與儲(chǔ)能特性相適應(yīng)的充放電控制器。目前在各類儲(chǔ)能裝置中，尤其是蓄電池儲(chǔ)能，普遍采用充電調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)儲(chǔ)能端的功率分配，而在氣液兩相儲(chǔ)能裝置中并沒有這類儲(chǔ)能功率分配裝置。另外，由于充電調(diào)節(jié)器適用于蓄電池儲(chǔ)能，側(cè)重于蓄電池的保護(hù)，其不足之處是，它不能實(shí)現(xiàn)輸出功率的平穩(wěn)和功率調(diào)節(jié)的快速響應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種氣液兩相儲(chǔ)能的功率分配裝置，它能夠準(zhǔn)確分配風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的輸出功率，調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)過剩有功至儲(chǔ)能裝置，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)向電力系統(tǒng)輸出功率的平衡穩(wěn)定，且功率調(diào)節(jié)響應(yīng)快。
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，它包括有功率監(jiān)測(cè)器、控制器和調(diào)節(jié)器，功率監(jiān)測(cè)器連接在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的輸出端口，功率監(jiān)測(cè)器的數(shù)據(jù)輸出端連接控制器的信號(hào)輸入端，控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理輸出控制信號(hào)，控制器的信號(hào)輸出端連接調(diào)節(jié)器的受控端，調(diào)節(jié)器的功率輸入端并聯(lián)接入電網(wǎng)，調(diào)節(jié)器的功率負(fù)載作為能量轉(zhuǎn)換器置于氣液兩相儲(chǔ)能裝置內(nèi)。
[0007]上述調(diào)節(jié)器包括調(diào)壓器和兩個(gè)或兩個(gè)以上電熱器，各電熱器分別與開關(guān)串聯(lián)后，再并聯(lián)接入調(diào)壓器的輸出端，控制器的信號(hào)輸出端連接調(diào)壓器和開關(guān)。
[0008]由于采用了上述技術(shù)方案，動(dòng)力強(qiáng)勁時(shí)，功率監(jiān)測(cè)器測(cè)得風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)功率過剩，控制器根據(jù)所剩功率控制功率調(diào)節(jié)器，改變調(diào)節(jié)器輸入阻抗，使得氣液兩相儲(chǔ)能裝置吸收風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的過剩有功；動(dòng)力不足或無(wú)動(dòng)力時(shí)，斷開調(diào)節(jié)器，氣液兩相儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)輸送電能。所以，本發(fā)明能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電場(chǎng)輸出功率準(zhǔn)確地分配，平衡風(fēng)電場(chǎng)輸出功率，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)輸出功率的平衡穩(wěn)定，由于功率監(jiān)測(cè)器對(duì)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)功率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，控制器及時(shí)進(jìn)行控制，所以本發(fā)明功率調(diào)節(jié)響應(yīng)快。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]本發(fā)明的【專利附圖】

【附圖說明】如下:
圖1為本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)圖；
圖2為圖1中控制器實(shí)施功率分配的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
[0010]圖中:1.功率監(jiān)測(cè)器；2.控制器；3.調(diào)節(jié)器；31.調(diào)壓器；32.電熱器；4.氣液兩相儲(chǔ)能裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
如圖1所示，本發(fā)明包括有功率監(jiān)測(cè)器1、控制器2和調(diào)節(jié)器3，功率監(jiān)測(cè)器I連接在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的輸出端口，功率監(jiān)測(cè)器I的數(shù)據(jù)輸出端連接控制器2的信號(hào)輸入端，控制器2進(jìn)行數(shù)據(jù)處理輸出控制信號(hào)，控制器2的信號(hào)輸出端連接調(diào)節(jié)器3的受控端，調(diào)節(jié)器3的功率輸入端并聯(lián)接入電網(wǎng)，調(diào)節(jié)器3的功率負(fù)載作為能量轉(zhuǎn)換器置于氣液兩相儲(chǔ)能裝置4內(nèi)。
[0012]如圖1所示，調(diào)節(jié)器3包括調(diào)壓器31和兩個(gè)或兩個(gè)以上電熱器32，各電熱器32分別與開關(guān)串聯(lián)后，再并聯(lián)接入調(diào)壓器31的輸出端，控制器2的信號(hào)輸出端連接調(diào)壓器和開關(guān)。
[0013]圖1中，功率監(jiān)測(cè)器I為數(shù)字功率表，控制器2為單片機(jī)，調(diào)壓器31可選自耦變壓器，開關(guān)為可控硅開關(guān)或高壓斷`路器。
[0014]本發(fā)明的工作原理是:
控制器2采集功率監(jiān)測(cè)器I測(cè)得的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)實(shí)際輸出功率&與系統(tǒng)所需輸出的額定功率慫比較，控制器2計(jì)算風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的剩余功率，通過改變改進(jìn)的調(diào)壓器31的變比η以及電熱器32的連通數(shù)#來改變調(diào)節(jié)器3的輸入阻抗
Rdef，實(shí)現(xiàn)功率準(zhǔn)確地分配。
[0015]具體算法如下:

ΔΡ = Pq — Pq

mW =n

U2

AP^——


Rdef
ri U2
因此可得: —:-
N APR
以上式子中，慫為電力系統(tǒng)所需輸出的額定功率為風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)實(shí)際輸出功率'/\p為風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的剩余功率；n為調(diào)壓器變比W為電熱器電阻為電熱器連通數(shù)；Iiiej為調(diào)節(jié)器3的輸入阻抗W為電力系統(tǒng)的額定電壓。
[0016]根據(jù)電力系統(tǒng)參數(shù)選取電熱器連通數(shù)量N的變化范圍，在裝置調(diào)試時(shí)，依次取N各值，調(diào)節(jié)變比η大小，可以生成不同N值情況下的AJ3范圍，生成N- ΔΡ表。
[0017]控制器計(jì)算剩余功率ΔΡ，自動(dòng)查表獲得N值，并根據(jù)以上公式計(jì)算η值，控制調(diào)壓器變比η以及電熱器連通數(shù)N，實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)。
[0018]當(dāng)剩余功率ΔΡ越大時(shí)，調(diào)節(jié)器3的分流越大，等效阻抗越小，故調(diào)壓器31變比
η越小，超出變比限制時(shí)，則電熱器連通數(shù)N越多；相反，當(dāng)剩余功率越小時(shí)，調(diào)壓器變比越大，超出時(shí)，電熱器連通數(shù)N越少。通過電熱器的連通數(shù)與調(diào)壓器變比配合改變，能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)輸出功率的準(zhǔn)確分配。
[0019]另外當(dāng)動(dòng)力不足或無(wú)動(dòng)力時(shí)，控制器2控制電熱器32全部斷開，調(diào)節(jié)器3停止工作；同時(shí)控制器2向氣液兩相儲(chǔ)能裝置4發(fā)送功率不足信號(hào)，由氣液兩相儲(chǔ)能裝置4向電網(wǎng)輸送電能，氣液兩相儲(chǔ)能裝置4向電網(wǎng)供電的實(shí)例參見專利文獻(xiàn)CN202732237U，這樣實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)供電功率。
[0020]如圖2所示，本發(fā)明的控制器2實(shí)施功率分配一個(gè)實(shí)施例的步驟如下:
在步驟SOl，流程開始；
在步驟S02，計(jì)算剩余功率，Δ P=Pg-P0 ；
在步驟S03，判斷Λ P是否大于0，如Λ P大于0，則執(zhí)行步驟S04 ;如如Λ P小于或等于
O;則執(zhí)行步驟S07 ；
在步驟S04，根據(jù)N- AP表，查找Λ P對(duì)應(yīng)的調(diào)壓器變比N值；然后執(zhí)行步驟S05 ；
在步驟S05，根據(jù)調(diào)壓器變比N值，計(jì)算需要的電熱器連通數(shù)η，然后執(zhí)行步驟S06 ；在步驟S06，輸出調(diào)壓器變比N和電熱器數(shù)η，以控制調(diào)節(jié)器3實(shí)施負(fù)載調(diào)節(jié)；然后進(jìn)入步驟S09 ；
在步驟S07，輸出斷開全部電熱器信號(hào)，調(diào)節(jié)器3的電熱器32全部斷開，調(diào)節(jié)器3無(wú)功率消耗；然后執(zhí)行步驟S08 ；
在步驟S08 ;向氣液兩相儲(chǔ)能裝置發(fā)送功率不足信號(hào)，執(zhí)行步驟S09 ；
在步驟S09，程序結(jié)束。
[0021]本發(fā)明特別適用于風(fēng)電場(chǎng)的功率調(diào)節(jié)分配，同樣也適用于其他電力供電系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)分配。
【權(quán)利要求】
1.一種氣液兩相儲(chǔ)能的功率分配裝置，其特征是，包括有功率監(jiān)測(cè)器(I)、控制器(2)和調(diào)節(jié)器(3)，功率監(jiān)測(cè)器(I)連接在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的輸出端口，功率監(jiān)測(cè)器(I)的數(shù)據(jù)輸出端連接控制器(2)的信號(hào)輸入端，控制器(2)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理輸出控制信號(hào)，控制器(2)的信號(hào)輸出端連接調(diào)節(jié)器(3)的受控端，調(diào)節(jié)器(3)的功率輸入端并聯(lián)接入電網(wǎng)，調(diào)節(jié)器(3)的功率負(fù)載作為能量轉(zhuǎn)換器置于氣液兩相儲(chǔ)能裝置(4)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液兩相儲(chǔ)能的功率分配裝置，其特征是，調(diào)節(jié)器(3)包括調(diào)壓器(31)和兩個(gè)或兩個(gè)以上電熱器(32)，各電熱器(32)分別與開關(guān)串聯(lián)后，再并聯(lián)接入調(diào)壓器(31)的輸出端，控制 器(2)的信號(hào)輸出端連接調(diào)壓器和開關(guān)。
【文檔編號(hào)】H02J3/28GK103606941SQ201310599387
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】盧繼平, 胡明, 朱三立, 梅亦蕾 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)